涂层复合隔膜技术应用与动力电池性能

11月2日，中国电动汽车百人会召开了“动力电池材料及材料综合利用 ”研讨会，来自高校、科研院所、企业的60余名嘉宾就此主题进行了深入探讨。以下是天津东皋膜技术有限公司研发部部长李冬杰在研讨会上的发言整理：

目前商业化的涂层隔膜有五大类：芳纶涂层、氧化铝涂层、勃姆石涂层、PVDF涂层、PVDF与氧化铝混合涂层。PVDF涂层是针对软包电池专门开发的，因为可以做成隔膜和级片粘接的性能，可抑制软包的胀气，目前主要应用在高端的3C电池领域。PVDF与氧化铝混合涂层也同样应用在3C领域。

重点介绍一下氧化铝陶瓷涂层隔膜，这种隔膜主要有以下几个特点：耐高温性，因为氧化铝涂层具有优异的耐高温性，在200℃以上保持隔膜完整形态，提升电池的安全性;耐酸性，氧化铝涂层可中和电解液中游离的HF，提升电池的耐酸性;耐粉尘、毛刺、锂晶枝刺穿，高的显微硬度降低了循环过程中的机械短路，有效提升模组的一致性;良好的浸润性，氧化铝涂层具有良好的吸液及保液能力，提高电池的循环寿命。

我们在陶瓷隔膜对电池安全性的提升方面进行了一些实验，对小的软包电池进行了有涂层的针刺实验和没有涂层的针刺实验。我们把没有燃烧的电池拆开看了一下，没有涂层的隔膜的针刺点已经完全扩大，而有涂层的隔膜没有什么变化。我们还做了一个持续一个小时的140度的热冲击实验，没涂层的隔膜收缩很严重。

对电池循环性能的影响方面，有涂层的隔膜接触角度会变小，吸液速率提升，同时吸液量也有明显的提升。电池是高温的加速循环的实验，有涂层的隔膜有一个很好的循环效果，因为我们在做电池实验的时候发现，经过三四千次的循环之后，拆开电池可以发现级片和隔膜之间是很干的状态，电解液基本消耗完了，如果注液能把注液量提升，对电池循环是很好的效果。

另外，陶瓷涂层隔膜是可以降低电池热失控的比例，这一点在3C领域表现的比较明显。我们都知道笔记本或手机使用很长时间以后会自发热，或者会产生自燃现象。业内都知道，由于工艺控制的时候一些粉尘毛刺进入到电池体系，在后期应用过程中，粉尘对隔膜产生微刺穿，在不断裂化的情况下，热失控就产生了。而氧化铝涂层有一个优势，它的硬度是九级，石墨只有一级，正极材料的铝箔、负极材料的铜箔硬度远远低于氧化铝的硬度，所以后期热失控就会有降低。

这是隔膜的电镜照片，这个涂层是一个很致密的涂层，看起来是充满了很多纳米孔隙，里面可以吸附很多电解液。

涂层隔膜还可以提高电池组的一致性，一辆车有上千颗甚至上万颗电池，对电池一致性有很大影响。后期使用过程中，电池可能放在车内整晚或者几天不用，如果电池一致性差，自放电大的，就会严重影响车辆性能，而这种自放电的不一致性也是因为工艺中粉尘和毛刺引进来，对电池自放电有影响。如果有图层对它有防御作用，整组电池的一致性会有很好的表现。

总体来讲，陶瓷涂层隔膜对动力电池的贡献主要有：提升电池的安全性;提升电池的循环寿命;避免热失控引起的安全隐患;提升模组的一致性;降低电池使用过程中的内短路引起的热失控。