电池隔膜作为电池中的一个重要组成部分,其性能直接影响电池的功能。电池隔膜的作用是阻隔正负极,并为离子交流供给通道,绝缘性、多孔性、稳定性是电池隔膜的基本要求。当前锂电池运用比较广泛的是微孔聚烯烃膜,微孔聚烯烃膜是PE和PP聚烯烃经过拉伸所得微孔膜,制备技能包含干法和湿法两种,并且通过拉伸使隔膜变薄和具有孔隙度。目前使用较多的是是Separion膜和Celgard隔膜,但已有隔膜远不能满足电池的使用需求。干法拉伸和湿法工艺难以控制孔径大小和分布,并且湿法工艺成本高。隔膜孔径大小和分布难以控制,会导致孔隙率低致吸液率低,降低充放电效率。其次,PE和PP熔点低于200℃,当温度超越自闭温度会有短路的风险,因此PE和PP的电池隔膜热稳定性比较差。与PE和PP膜相比,静电纺丝纳米纤维膜比表面积和孔隙率高且可控,而且可选择热稳定性好的材料,在电池隔膜方面得到了广泛应用。
电池隔膜的孔隙率、孔径、稳定性、吸液率等功能直接影响电池的容量、循环功能、充放电电流和密度等性能。Choi等将PVDF(聚偏氟乙烯)作为隔膜材料运用于锂电池中,首先将PVDF溶于DMAC(二甲基乙酰胺)中得到纺丝液,纺丝并热处理得到直径 100~800 nm的纳米纤维,电化学功能测试显示PVDF能明显提高隔膜的力学和热学稳定性。为了进一步提高隔膜的离子传导性,Xiao等将PMMA引进PVDF中,得到一种里层PVDF两侧PMMA的三层膜。PVDF介电常数高,PMMA 的加入进一步提高离子电导率,并且PMMA 存在酯基,与碳酸酯电解液具有亲和性,能大幅提高隔膜的吸液率。试验得到的三层构造隔膜离子电导率可到达1.93×10−3 S/cm,在高于4.5 V 的电压下仍具有很高的电化学稳定性,在锂电池隔膜中具有很大的应用空间。