隔膜理化参数与电芯关联详解
随着新能源电动汽车行业的发展，对锂离子电池的大功率输出和高安全性能等方面提出了更高的要求，隔膜在电池内部起着至关重要的作用。隔膜的理化性能、力学性能、热稳定性能和电化学性能提出了更高的需求，这几个方面的特性决定了锂离子电池的充放电性能、循环寿命和安全性能等性能。
评价或验证一款的锂离子电池隔膜时，需要对隔膜的一些要求与特征进行考量和测试，以实现较高的电化学性能并确保电池安全性，隔膜有以下常见的主要性能参数。
（1）、理化性能：厚度、孔径分布、孔隙结构、孔隙率、浸润性和吸液率、离子电导率
（2）、力学性能：抗拉强度、穿刺强度
（3）、热性能：热闭孔温度、熔化温度、热收缩
（4）、电化学性能
一.理化性能
1.1厚度：较薄隔膜的电池具有较低的内阻，以及较高的能量和功率密度；隔膜的厚度增加会导致电池内阻增大，增加充放电过程中的能量损失，降低电池的能量转换效率；较厚的隔膜会使锂离子在正负极之间的迁移路径变长，离子传输效率降低，这会影响电池的充放电速率和循环稳定性；但是较厚的隔膜能够更好地承受电池充放电过程中的体积变化，提高电池的循环稳定性；
1.2孔径分布：均匀的孔径分布是影响电池连续稳定运行的重要因素之一。孔径均匀的分布有利于电池充放电过程中电流密度分布均匀。孔的大小制约了锂离子的渗透性，孔径越大，锂离子的渗透性越好，但孔径过大有可能会增加枝晶锂刺穿隔膜的风险，导致电池发生短路甚至爆炸；
1.3孔隙率：孔隙率是孔的体积和隔膜体积的比值，LIBs 隔膜的最佳孔隙率在40%-60%之间。隔膜的孔隙率会影响其电解液的持液率。隔膜的孔隙率越高，储存的电解液就越多，这可以提高隔膜的离子导电率，降低锂电池的内阻。然而，孔隙率太高会降低隔膜的机械性能，还会影响隔膜的关闭性能;
1.4孔隙结构和几何结构：隔膜应具有均匀的孔隙形态和致密的孔径分布，这对电池内的电流有一定影响。构建具有高孔隙率和低弯曲度的隔膜在锂离子电池内有高效的Li+传递通道。另外，隔膜孔径也需要尽量小，以免电极颗粒和锂枝晶的渗透。厚度小于25 μm 的隔膜需要有小于1 μm 的孔隙；
1.5浸润性：隔膜浸润性夜是影响锂离子传输的关键因素之一。良好的电解液润湿性提高了隔膜与电解液的亲和性，确保隔膜能够储存足够多的电解液，为锂电池充放电过程提供充足的锂离子，锂离子在正负极间迁移的阻力，降低了电池的内阻，进而改善了电池的电化学性能。此外，润湿性差的隔膜不利于锂离子的均匀传输，易产生枝晶锂，造成电池短路；
1.6离子电导率：离子电导率是指被电解质完全浸润后隔膜/电解质体系中的离子运动能力。离子电导率是电池隔膜性能测试中的一个重要参数，其直接反映着电池中的锂离子通过隔膜的难易程度，反映着电池隔膜/电解质体系中的内部本体电阻的大小；
二.力学性能
2.1抗拉强度：拉伸强度是指隔膜在外力作用下的尺寸稳定性，比如锂离子电池在组装的过程中，会由于操作或设备等因素对隔膜产生机械应力，所以要求隔膜应具有足够的拉伸强度，一般要求当隔膜受到一定的拉伸力时，隔膜应该需要承受的应力。
2.2穿刺强度：是用于克服物理冲击、穿刺、磨损造成的隔膜损坏，如在生产电极片的过程中，电极片边缘易产生毛刺、在锂离子电池的充电过程中在负极表面易发生锂沉积而产生锂枝晶，这两者都会穿透隔膜造成电池的短路。因此，隔膜需要有足够的抗穿刺强度以保证电池的正常使用；
三.热性能
3.1闭孔温度：自闭孔温度是指隔膜内的微孔在电池温度达到热失控温度之前自动闭合的温度，形成绝缘层，终止电化学反应，从而避免热失控的发生。并不是所有的隔膜都具有自闭孔的能力，这与隔膜所用聚合物的分子量和结晶度等因素有关；
3.2熔化温度：熔化温度是指隔膜材料发生熔化时的温度，电池在使用过程中会因滥用造成温度异常升高，当温度升高到隔膜材料的熔化温度时，隔膜熔化，造成正负极的直接接触，进而加剧热失控，造成电池的燃烧甚至爆炸。因此要求隔膜材料具有尽可能高的熔化温度，熔化温度越高，安全性越高。一般要求，隔膜材料的熔点应大于150 ℃以保证电池的安全性；
3.3热收缩：热收缩性是指隔膜在高温下保持形状完整性的能力。在电池的充放电过程中会不断的释放热量，尤其是当电池发生过充电或短路时会有大量的热量放出，这就要求隔膜在高温条件下应具有保持其原来形状完整性的能力；
四.电化学性能
4.1电化学稳定性：尽管隔膜本身并不参与电池电化学反应，但其结构和性能的稳定性对电池的性能有重要的影响。因此，隔膜需具有良好化学稳定性，即隔膜不与电解质和极片发生反应。此外，电池在充放电过程中会发生氧化还原反应，隔膜在此情况下也不能发生溶解或反应，故隔膜还需具备优异的电化学稳定性。一般可以采用EIS和LSV测试相关的电化学稳定性；其中EIS测试可以用来评估隔膜和电极之间的界面稳定性、界面反应和测试离子电导率，LSV测试隔膜的电化学稳定窗口电化学电压范围；
小结：以上隔膜材料常见的性能参数，我们在评价一款隔膜时通常会用到以上的一些隔膜物性参数，但是这些性能并不能同时都拥有，可能会在追求一些性能时而被迫放弃其他的一些性能。