耐高温锂离子电池隔膜材料应用现状及发展

祝问遥，邵伟光，王新华，李 华*，叶海木，蔡利海

（1. 军事科学院系统工程研究院，北京102300；2. 中国石油大学（北京）新能源与材料学院，北京102249；3. 军需能源质量监督总站，北京100036）

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锂离子电池作为一种新型的可再生清洁能源，具有能量密度大、单位体积重量小和可模块化集成等特点，在便携式电子设备、电动汽车等领域扮演着越来越重要的角色。随着应用不断广泛和深入，人们对锂离子电池的需求正朝着高容量、快充放、长续航和宽温域等方向发展，而高强度连续工作可能使电池长期处于较高的温度状态，因此人们对其耐温性能提出了更高的要求［1］。

锂离子电池主要由正电极、负电极、电解液和电池隔膜组成，工作原理如图1 所示。其中，电极和电解液的作用是发生氧化还原反应，从而产生电流；电池隔膜是用于把正/负电极隔开，避免电池内部发生短路，同时还可让锂离子自由通过［2-4］。电池在高强度的充放电使用过程中会释放出大量热，导致电池内部温度显著升高，存在诱发电极分解、隔膜破损等风险［5-10］。

图1 锂离子电池工作原理图Fig.1 Schematic diagram of Li-ion battery working

目前，工业应用的锂离子电池隔膜主要是聚烯烃类［11］。由于耐热性一般，聚烯烃微孔隔膜在100 ℃附近会产生收缩，降低电池性能［12-13］；当升温至130～150 ℃时，达到聚烯烃材料的软化点，使得聚烯烃膜闭孔，阻断了锂离子的传输路径，从而导致充放电反应停止，电池失效。因此，提高隔膜耐热性能是发展耐高温锂离子电池的重要前提，耐高温隔膜是锂离子电池领域一个重要研究方向［14］。……