在zai滿man足zu上shang述shu的de基ji本ben要yao求qiu的de同tong時shi，隔ge膜mo還hai要yao達da到dao安an全quan性xing的de要yao求qiu，例li如ru在zai充chong放fang電dian循xun環huan過guo程cheng中zhong在zai負fu極ji的de表biao麵mian會hui形xing成cheng鋰li枝zhi晶jing，尖jian銳rui的de鋰li枝zhi晶jing發fa展zhan到dao一yi定ding的de程cheng度du可ke能neng會hui穿chuan透tou隔ge膜mo導dao致zhi正zheng負fu極ji之zhi間jian發fa生sheng短duan路lu，釋shi放fang大da量liang的de熱re
，從cong而er引yin發fa鋰li離li子zi電dian池chi的de熱re失shi控kong
，導dao致zhi嚴yan重zhong的de安an全quan事shi故gu。或huo者zhe在zai電dian池chi發fa生sheng擠ji壓ya針zhen刺ci的de過guo程cheng中zhong，由you於yu局ju部bu短duan路lu點dian釋shi放fang出chu大da量liang的de熱re
，導dao致zhi隔ge膜mo發fa生sheng熱re收shou縮suo
，導dao致zhi大da麵mian積ji的de正zheng負fu極ji接jie觸chu，直zhi接jie引yin起qi電dian池chi起qi火huo爆bao炸zha，因yin此ci隔ge膜mo對dui鋰li離li子zi電dian池chi的de性xing能neng和he安an全quan性xing都dou有you著zhe重zhong要yao的de影ying響xiang。

 

 

為了滿足鋰離子電池隔膜對性能和安全性方麵的要求
，人們開發出了多種複合隔膜，例如PP-PE-PP三層複合隔膜，在電池溫度高於130℃時
，中間層的PE層會發生熔化，而兩側的PP隔膜熔點較高，起到支撐作用，熔化的PE堵塞PP隔膜上的孔隙，從而達到阻斷放電的作用。再如陶瓷塗層隔膜，在普通隔膜的基體上塗布Al2O3等無機氧化物，在高溫時對隔膜起到支撐作用，減少隔膜收縮，從而提高鋰離子電池的安全性。

 

 

近日
，麻省理工學院的Xiaowei Zhang等人對多種不同工藝和結構的隔膜進行了機械性能的研究，分析了導致隔膜失效的機械參數。這些隔膜包含了幹法工藝製備的PE隔ge膜mo和he三san層ceng複fu合he隔ge膜mo，濕shi法fa工gong藝yi製zhi備bei的de陶tao瓷ci塗tu層ceng隔ge膜mo，以yi及ji無wu紡fang布bu工gong藝yi製zhi備bei的de隔ge膜mo
，這zhe基ji本ben上shang涵han蓋gai了le目mu前qian市shi場chang時shi常chang見jian的de隔ge膜mo類lei型xing。實shi驗yan主zhu要yao測ce試shi了le上shang述shu幾ji種zhong隔ge膜mo在zai縱zong向xiang（MD）
、橫向（TD）和對角線方向（DD）的單向拉伸強度

，厚度壓縮實驗和軸向穿刺實驗
，這些實驗揭示各種隔膜的失效機械參數。Xiaowei Zhang等人根據上述結果建立了一個PE隔膜的有限元模型
，準確的預測了PE隔膜在單向拉伸實驗和厚度壓縮試驗中的PE隔膜的反饋結果。

　　

具體實驗過程如下，首先將參與測試的隔膜材料根據ASTM針對薄膜材料的D882規範的要求

，製成了具有規則形狀的長條形試樣
，拉伸實驗采用Instron 5944單向拉力機進行測試，拉力加載速度為25mm/min。測試結果發現，幹法工藝製備的PE隔膜和三層複合隔膜在各個方向的抗拉強度上有很大的差距，例如在縱向MD上，抗拉強度>120MPa，在橫向TD和對角線方向上僅>20MPa。而濕法工藝製備的隔膜在各個方向上具有相似的抗拉強度（>140MPa）

，而無紡布工藝製備的隔膜的抗拉強度最差（<35MPa）
，無紡布隔膜在縱向和橫向具有相似的強度
，但是對角線方向抗拉強度要明顯弱很多。

　　

為了測試隔膜的厚度壓縮性能，Xiaowei Zhang將隔膜卷繞成具有40層的圓柱形結構，直徑為16mm，首先給卷芯采用0.5MPa進行加壓，確保隔膜層間沒有間隙，然後逐漸增加壓力直到100MPa。經過上述加壓實驗後
，幹法工藝製備的PE和(he)三(san)層(ceng)複(fu)合(he)隔(ge)膜(mo)在(zai)軸(zhou)向(xiang)上(shang)變(bian)形(xing)成(cheng)橢(tuo)圓(yuan)，但(dan)是(shi)濕(shi)法(fa)陶(tao)瓷(ci)塗(tu)層(ceng)隔(ge)膜(mo)和(he)無(wu)紡(fang)布(bu)工(gong)藝(yi)隔(ge)膜(mo)則(ze)仍(reng)然(ran)在(zai)測(ce)試(shi)後(hou)保(bao)持(chi)了(le)圓(yuan)形(xing)結(jie)構(gou)，這(zhe)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)於(yu)幹(gan)法(fa)隔(ge)膜(mo)各(ge)向(xiang)異(yi)性(xing)較(jiao)大(da)
，而(er)濕(shi)法(fa)隔(ge)膜(mo)和(he)無(wu)紡(fang)布(bu)隔(ge)膜(mo)各(ge)個(ge)方(fang)向(xiang)上(shang)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)近(jin)似(si)造(zao)成(cheng)的(de)。對(dui)隔(ge)膜(mo)卷(juan)芯(xin)的(de)應(ying)變(bian)測(ce)試(shi)也(ye)發(fa)現(xian)，在(zai)壓(ya)力(li)加(jia)載(zai)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)幹(gan)法(fa)工(gong)藝(yi)製(zhi)備(bei)的(de)PE和三層複合隔膜在20MPa左右存在一個明顯的屈服點
，而且應變也大於濕法工藝隔膜和無紡布工藝隔膜，後者在測試中未出現明顯的屈服點。

 

 

穿刺強度實驗發現
，幹法工藝製備的PE隔ge膜mo和he三san層ceng複fu合he隔ge膜mo會hui在zai沿yan著zhe縱zong向xiang的de方fang向xiang上shang出chu現xian一yi個ge較jiao長chang的de裂lie縫feng
，而er對dui於yu濕shi法fa工gong藝yi和he無wu紡fang布bu工gong藝yi隔ge膜mo，失shi效xiao多duo數shu隻zhi出chu現xian在zai局ju部bu
，並bing且qie呈cheng現xian圓yuan形xing破po口kou。

　　

該項研究向我們展示了現在市場上主要隔膜種類在單向抗拉強度、厚度壓縮和穿刺強度，以及在失效模式上的區別。研究發現
，幹法工藝製備的PE和三層複合隔膜在各個方向上的抗拉強度存在很大的差異，縱向MD抗拉強度遠大於橫向TD抗kang拉la強qiang度du

，而er濕shi法fa工gong藝yi製zhi備bei的de隔ge膜mo在zai各ge個ge方fang向xiang上shang具ju有you相xiang似si的de抗kang拉la強qiang度du，並bing且qie高gao於yu其qi他ta類lei型xing的de隔ge膜mo，在zai厚hou度du壓ya縮suo實shi驗yan中zhong由you於yu幹gan法fa隔ge膜mo各ge項xiang異yi性xing很hen大da
，從cong而er導dao致zhi隔ge膜mo卷juan芯xin塑su性xing變bian形xing較jiao大da，而er在zai穿chuan刺ci實shi驗yan中zhong濕shi法fa隔ge膜mo也ye展zhan現xian出chu了le最zui高gao的de穿chuan刺ci強qiang度du，並bing且qie隻zhi出chu現xian了le局ju部bu的de圓yuan形xing破po口kou，而erPE隔膜則出現了長條形的裂縫。