纤维素隔膜简介

随着电池性能的提升，大家对电池的安全也愈发关注。如近些年新能源汽车发生着火燃烧，其实并非都是滥用场景，很多是“自引发热失控”。此类安全失效大多数是由制造瑕疵（如隔膜瑕疵、粉尘污染等）或是老化引起的缺陷造成内短路。隔膜发生破损和热收缩引是导致锂电池热失控的直接原因之一，而隔膜的机械强度和热稳定性是确保锂离子电池安全性的关键因素。

隔膜作为锂离子电池的重要组成部分之一，主要作用是分隔开电池的正负极，防止电池短路。此外，隔膜还要具有能使电解液离子通过的功能，在电池充放电过程中为锂离子的自由传输提供通道。隔膜虽然不参加电池中的反应，但其尺寸稳定性、机械强度和熔点也会对电池安全性能产生很大的影响。

聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)等商业聚烯烃类隔膜，由于其优良的机械强度和化学稳定性而被广泛使用。然而，由于其润湿性差导致离子电导率较低，从而导致电池的性能较低。且这些熔点较低的有机膜(PP：165 ℃，PE：135 ℃)在高温下容易 发生严重的尺寸收缩，由此产生的内部短路会触发锂离子电池的热失控。因此，为了满足高性能锂离子电池日益增长的需求，纤维素隔膜逐渐进入大众视野。

纤维素隔膜的优势与劣势：

优势：

1.良好的亲水性

纤维素隔膜具有大量的羟基等极性基团，使其对电解液的亲和性良好，能够快速吸收并保持电解液，有利于锂离子在隔膜中的传输，从而提高电池的离子电导率和充放电性能。相比之下，传统的聚烯烃隔膜（如聚乙烯、聚丙烯隔膜）由于其非极性结构，对电解液的浸润性较差。

2.优异的热稳定性

纤维素本身具有较高的热分解温度，因此纤维素隔膜在高温下不易发生收缩或变形，能够保持隔膜的结构稳定性，有效防止电池在高温环境下因隔膜收缩而引发的短路等安全问题。例如，在一些高温环境下的电池应用场景中，纤维素隔膜的稳定性优势就显得尤为重要。

3.环境友好

纤维素储量丰富，且具有可再生性、可降解性，有绿色天然属性，并且生产起来相对环保，符合可持续发展要求。

4.高孔隙率

不同的制造方式对纤维素膜孔隙的影响较大。但其可以形成丰富的孔隙结构，孔隙率较高，能够为锂离子提供更多的传输通道，降低锂离子的传输阻力，有助于提高电池的倍率性能，即电池在大电流充放电时的性能表现。并且高孔隙率也有利于电池内部的热量散发，可在一定程度上提高电池的安全。

劣势：

1.吸湿性强：

虽然亲水性是纤维素隔膜的优势之一，但同时也导致其吸湿性较强。在高湿度环境下，纤维素隔膜容易吸收空气中的水分，这可能会影响电池的性能和寿命。

2.化学稳定性差

在强酸或强碱中可能发生降解。

3.制备工艺复杂，成本较高

目前纤维素隔膜的生产工艺相对复杂，尚未实现大规模工业化生产，这使得其生产成本较高。在当前的市场竞争中，与成本较低的聚烯烃隔膜等相比，纤维素隔膜在成本方面处于劣势。

4.电化学稳定性

在高电压下会发生分解

5.机械强度差

其是一种天然高分子，分子间相互作用力较弱，导致其机械强度相对较低。

6.力学性能较差

其孔径大且分布不均匀，机械性能弱，在水中易发生团聚等都对其力学性能造成影响。

小结：

纤维素膜虽然机械强度低，力学性能也不及传统隔膜，但其优异的耐热性能得到了大家的关注。为提高纤维素膜的实用性，可进行纤维素及其衍生物复合隔膜开发来优化纤维素膜的缺点。总之期待纤维素膜带给市场的变化。