一种电池隔膜的结构解析

赵莉+李文霞+张大省

摘要：采用扫描电子显微镜（SEM）、示差扫描热分析（DSC）、红外光谱（IR）、能谱（EDS）、原子发射光谱（AES）及X-射线荧光能谱（XPS）等手段对一种未知结构市售电池隔膜的化学结构和形态结构以及掺杂物等做了分析。结果表明，该电池隔膜是由直径10～20 μm及更细的纤维素短纤维无规堆砌的非织造布构成，其厚度约70～80 μm，构成非织造布的纤维间形成诸多呈不规则形状的孔洞，在隔膜厚度方向也存在很多孔洞；纤维表面还涂覆有10%以上钙金属的氯化物及硫化物粉体。

关键词：电池隔膜；化学结构；形态结构；解析方法

中图分类号：TM910.4 文献标志码：A

Structural Analysis for a Battery Separator

Abstract： The chemical structure， morphological structure and dopants of a battery separator were analyzed by using Scanning Electron Microscope （SEM）， Differential Scanning Calorimetry （DSC）， Infrared Spectrometer （IR）， Energy Dispersive Spectrometer （EDS）， Atomic Emission Spectrometry （AES） and X-ray Photoelectron Spectrum （XPS）. The analysis results show that the battery separator is a kind of nonwoven fabric made from randomly piled-up staple fibers with diameter less than 20 μm； its thickness is about 70-80 μm； many tiny holes in irregular shapes exist between fibers and along the thickness direction； and fiber surface is covered with more than 10% CaCl2 and CaS.

Key words： battery separator； chemical structure； morphological structure； analytic method

1 电池隔膜的研究现状

电池隔膜是电池的重要组成部分，大多由有机或无机纤维材料构成，也有高分子微孔膜。由于高科技便携式电器正在向小型化、轻量化发展，这对电池性能和容量提出了愈来愈高的要求，燃料电池和锂离子电池备受关注。对于电池隔膜，则对其厚度、透气率、浸润度、化学稳定性、孔径、穿刺强度、热稳定性、热关闭温度、孔隙率等性能提出了相应的基本要求。

许景秀介绍了由高分子纤维非织造布制备电池隔膜的材料及工艺。有聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP），又有单层PE或PP膜、PP/PE/PP“三明治”膜以及PE/PP皮芯复合纤维膜。此类膜耐化学稳定性优良，适合用于镍氢电池或镍镉电池，但润湿性能不良，需要对其进行磺化处理或接枝丙烯酸之类的亲水基团，或同时进行上述两种处理以提高其浸润性能。也有使用聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚酰胺6、纤维素等材料的隔膜或PET与纤维素纤维的复合膜，以求用纤维素的亲水性能弥补PET纤维亲水性的不足，此类材料具有优良的耐热性能，更适合应用于锂电池，提高其安全性。……