隨著鋰離子電池技術(shù)快速發(fā)展，隔膜作為電池中的核心材料之一，決定著鋰離子電池的性能，隔膜材料及制備技術(shù)成為目前研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。陶瓷復(fù)合隔膜以其低熱導(dǎo)率、高安全性以及與電解液良好的親和性，成為動(dòng)力鋰離子電池隔膜的發(fā)展方向、陶瓷復(fù)合隔膜是以干法、濕法以及非織造布為基材，在基材上涂覆無(wú)機(jī)陶瓷顆粒層（如高純氧化鋁、勃姆石、SiO2等）制備出復(fù)合型多層隔膜，下面小編簡(jiǎn)要介紹陶瓷復(fù)合隔膜在鋰離子電池中的應(yīng)用。

一、陶瓷復(fù)合隔膜性能特點(diǎn)

陶瓷復(fù)合隔膜實(shí)現(xiàn)了材料間的性能互補(bǔ)，能夠滿足新型鋰離子電池高安全性和大功率快速?zèng)_放電的需求。其具有以下性能特點(diǎn)：

1、熱穩(wěn)定性好

陶瓷材料分布在復(fù)合隔膜的三維結(jié)構(gòu)中，形成特定的剛性骨架，憑借極高的熱穩(wěn)定性可有效防止隔膜在熱失控條件下發(fā)生收縮、熔融。

2、安全性高

陶瓷材料的熱傳導(dǎo)率低，能夠進(jìn)一步防止電池中的某些熱失控點(diǎn)擴(kuò)大形成整體熱失控，從而提高電池的安全性。

3、親和性好

陶瓷粉體顆粒表面分布著大量的—OH等親液性基團(tuán)，可以提高復(fù)合隔膜對(duì)電解液的親和性，進(jìn)而改善鋰離子電池的大電流充放電性能。

4、提高復(fù)合隔膜的使用壽命

陶瓷材料一般為兩性氧化物，復(fù)合隔膜中的陶瓷粉體顆粒可以部分吸收電解液中由于微量水存在而生成的HF等雜質(zhì)，進(jìn)一步提升電池的使用壽命。

二、陶瓷復(fù)合隔膜制備技術(shù)

根據(jù)陶瓷復(fù)合隔膜的特點(diǎn)，主要結(jié)構(gòu)類型分為單層復(fù)合、雙層復(fù)合、體相復(fù)合、原為復(fù)合機(jī)全陶瓷隔膜。主要成膜工藝有涂覆、靜電紡絲、濕法、模壓及高溫?zé)Y(jié)。

1、陶瓷復(fù)合隔膜成膜工藝

陶瓷復(fù)合隔膜主要成膜工藝有涂覆、靜電紡絲、濕法、模壓及高溫?zé)Y(jié)。

（1）涂覆工藝

單、雙層陶瓷復(fù)合隔膜是在傳統(tǒng)鋰離子電池隔膜的基礎(chǔ)上，主要以聚烯烴微孔膜、無(wú)紡布等為基膜，通過(guò)一定工藝涂覆陶瓷層制備的復(fù)合鋰離子電池隔膜。主要通過(guò)原子層沉積技術(shù)在基膜表面沉積了一層厚度約為6nm的超薄Al2O3功能層，制備了陶瓷復(fù)合隔膜。

涂覆成膜工藝缺點(diǎn)是陶瓷層與基膜間的結(jié)合力較弱，易出現(xiàn)陶瓷層脫落現(xiàn)象。

（2）靜電紡絲工藝

靜電紡絲成膜工藝主要通過(guò)熱輥壓工藝制備具有三明治結(jié)構(gòu)的復(fù)合陶瓷隔膜。

該工藝優(yōu)點(diǎn)是：陶瓷粉體顆粒層被限制在雙層聚丙烯腈無(wú)紡布之間，有效避免了粉體粒子的脫落，同時(shí)改善復(fù)合隔膜的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。

（3）濕法雙向拉伸工藝

濕法雙向拉伸工藝是指原位復(fù)合隔膜中的陶瓷粒子被預(yù)先分散在成膜溶液中，通過(guò)雙向拉伸制備陶瓷復(fù)合隔膜。主要隔膜有聚苯醚（PPO）和SiO2復(fù)合隔膜。

該工藝優(yōu)點(diǎn)是：隔膜中有機(jī)相牢牢包裹住納米陶瓷粉體粒子，有效地避免了單（雙）面復(fù)合、體相復(fù)合制備隔膜時(shí)出現(xiàn)的掉粉問(wèn)題。

（4）模壓、高溫?zé)Y(jié)工藝

模壓、高溫?zé)Y(jié)工藝主要用于制備全陶瓷隔膜，其成分不包括有機(jī)材料，全部為陶瓷粉體粒子。全陶瓷隔膜中主要采用的陶瓷粉體為高純Al2O3，其優(yōu)點(diǎn)是耐低溫性優(yōu)異，具有較好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。

2、陶瓷復(fù)合隔膜成膜材料

陶瓷復(fù)合隔膜成膜材料主要包括基膜、黏合劑和功能性無(wú)機(jī)陶瓷材料。

（1）基膜

基膜是陶瓷復(fù)合隔膜的柔性支撐體，具有固定和負(fù)載陶瓷粉體粒子的作用。由于聚烯烴材料來(lái)源廣泛、性能穩(wěn)定，且聚烯烴鋰離子電池隔膜的制備工藝已十分成熟，配合大型涂布裝備即可實(shí)現(xiàn)陶瓷復(fù)合隔膜的工業(yè)化生產(chǎn)，目前PP、PE微孔膜被廣泛用作基膜。但是，低熔點(diǎn)、低孔隙率、低電解液浸潤(rùn)性等缺陷也限制了聚烯烴基陶瓷隔膜性能的進(jìn)一步提升。

（2）黏合劑

黏合劑對(duì)陶瓷復(fù)合隔膜的表面性質(zhì)、孔道結(jié)構(gòu)和機(jī)械強(qiáng)度等有重要影響。目前廣泛使用聚偏氟乙烯樹(shù)脂作為黏合劑，將陶瓷粉體粒子固定在基膜的表面或內(nèi)部。同時(shí)，也有研究者采用聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡膠、硅溶膠以及聚（4-苯乙烯磺酸鋰）等材料為黏合劑。

目前，具有離子導(dǎo)電特性的聚(4-苯乙烯磺酸鋰)逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黏合劑，在PE微孔膜表面涂覆5μm厚的Al2O3功能層，制備了具有良好離子導(dǎo)電性能的復(fù)合鋰離子電池隔膜。

（3）陶瓷粉體材料

陶瓷粉體材料具有熱、化學(xué)、力學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，應(yīng)用于鋰電池隔膜可以防止高溫時(shí)熱失控的擴(kuò)大，提高電池的熱穩(wěn)定性；其次陶瓷粉體顆粒表面的—OH等基團(tuán)親液性較強(qiáng)，從而提高隔膜對(duì)于電解液的浸潤(rùn)性。目前，主要應(yīng)用于制備陶瓷復(fù)合隔膜主要有Al2O3、SiO2、TiO2和BaTiO3等。

三、陶瓷復(fù)合隔膜存在問(wèn)題

（1）陶瓷涂層會(huì)增加隔膜的厚度，2～5μm，增加電池的內(nèi)阻，使電池能量密度降低，同時(shí)提高了隔膜的成本。

（2）陶瓷復(fù)合隔膜有機(jī)、無(wú)機(jī)材料的界面相容性較差，往往導(dǎo)致陶瓷復(fù)合隔膜出現(xiàn)掉粉問(wèn)題。

（3）陶瓷涂布工藝的控制需要根據(jù)基膜以及具體應(yīng)用條件而改變。若陶瓷層不夠致密，則對(duì)隔膜的耐熱性改善不明顯，若過(guò)于致密，則會(huì)堵孔，使得電池循環(huán)性和倍率性變差。