隔膜作为锂离子电池的重要部件之一，可以避免正负极接触并促进锂离子在2个电极之间穿梭，不参与电化学反应，但决定电池的性能和安全性。常见的商用锂离子电池隔膜主要是聚乙烯和聚丙烯多孔薄膜，在高温下的稳定性较差，严重影响电池的安全性，很难满足大功率系统的要求，需要进一步提高其热力学稳定性。　　　　无机超细粉体涂层或复合改性聚合物是提高隔膜热稳定性的有效方法之一。将具有较高的耐热性和机械强度的无机粉体作为改性剂，可以提高隔膜的机械强度并减小隔膜的热收缩。此外，掺入的无机超细粉体材料与电解质具有良好的亲和力，可以增强电解质的吸收率，从而有助于实现锂离子的均匀分布。超细粉体还可以增加浆料的稳定性，保证隔膜上涂层的均匀性，超细化也能提高与隔膜复合时的相容性。　　　　1、Al2O3复合隔膜　　　　氧化铝在自然界中含量丰富，具有优异的化学惰性、热稳定性和机械性能。作为锂电池隔膜陶瓷涂层其具有如下优势：　　1）氧化铝涂层具有耐高温性，在180℃可以保持隔膜完整形态；　　2）氧化铝涂层可以中和电解液中游离的HF，提升电池的耐酸性和安全性能；　　3）纳米氧化铝在锂电池中可形成固溶体，提高倍率性和循环性能；　　4）纳米氧化铝粉末具有良好的润湿性，有一定的吸液及保液能力；　　5）氧化铝涂层可以增加微孔曲折度，自放电低于普通隔膜。　　　　超细氧化铝目前是锂电池隔膜改性中使用量较大的无机粉体。工信部将锂电池用氧化铝列入《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》，并给出相应指标：物相为a-Al2O3，比表面积为4~7m2/g，扫描电镜观察颗粒分布均匀，无大颗粒，表面光滑无缺陷；粒度分布：D10＞0.13μm、D50为0.6~0.8μm、D100＜6μm；杂质元素质量分数：w（Fe）＜1×10-4、w（Cu）＜1×10-5、w（Cr）＜1×10-5。　　　　氧化铝改性锂电池隔膜的方法，通常是在聚合物黏结剂的协助下将氧化铝颗粒涂覆到聚烯烃隔膜表面，以提高隔膜的热稳定性、机械强度和润湿性。研究发现Al2O3涂层的厚度对其热稳定性、物理性能和电化学性能均有影响，随着Al2O3涂层厚度的增加，隔膜对液体电解质的吸收率变高且热收缩率降低。与纯PE隔膜相比，使用Al2O3涂层隔膜的软包电池表现出更好的循环稳定性。　　　　2、AlOOH改性隔膜　　　　相比于高纯氧化铝，AlOOH作为锂电池隔膜陶瓷涂层具有如下优势：　　1）硬度低，在切割和涂覆过程中，对机械的磨损小，能够降低设备磨损和异物带入的风险；　　2）耐热温度高，与有机物相容性好；　　3）密度小，相同质量的AlOOH比高纯Al2O3多涂覆25%的面积；　　4）涂覆平整度高、内阻小；　　5）能耗低，生产过程对环境更加友好；　　6）制备过程更为简单，生产成本低。　　　　近年来，AlOOH开始逐渐取代氧化铝成为新型的锂电池隔膜商用改性粉体。不过，隔膜用AlOOH还没有形成明确标准，目前主要参考隔膜用氧化铝的技术指标。　　　　AlOOH的生产较α-Al2O3更容易，工业上通过三水铝石水热法获得勃姆石浆料，再经过滤、干燥和粉碎分级获得AlOOH超细粉体。此外，AlOOH的微观形貌较易控制，通过硬模板法、水/溶剂热法、溶胶-凝胶法、电化学法以及微乳液法可以合成纳米片、亚微米块、纳米带等不同的尺寸和形貌的AlOOH，这将赋予其丰富的宏观性质。　　　　与已商业化的Al2O3粉体相比，AlOOH可以大幅度减小涂层厚度，这样有利于节省电池空间以获得更大的能量密度。AlOOH改性的PE隔膜具有优异的电解质润湿性，以促进离子迁移，可显著改善电化学性能。此外，涂覆AlOOH的PE隔膜可提供出色的电化学兼容性和过充电保护。　　　　3、TiO2改性隔膜　　　　二氧化钛（TiO2）具有无毒、性能稳定、易于控制制备的优点，能够提高隔膜的热稳定性和电解液润湿性，并可以吸收一些杂质电解质，有助于降低隔膜和电极之间的界面阻抗。同时，TiO2与电解液之间有较好的相容性，可促进锂离子的运输，提高隔膜的离子电导率，是比较理想的有机高分子隔膜改性材料。此外，在隔膜中引入TiO2可以减少粒子间应力，提高电池内部的稳定性。　　　　TiO2易于控制组分、形貌、尺寸和表界面结构，通过水热法、微乳液法、沉淀法、溶胶-凝胶法很容易制备微观形态各异的微纳米级TiO2，进而不断发展出TiO2改性隔膜。　　　　4、SiO2改性隔膜　　　　二氧化硅（SiO2）是常见热稳定性无机粉体填料，广泛应用于聚合物的填充和改性。由于其比表面积大且易产生大量的硅羟基（Si—OH），在改善隔膜亲水性的同时可提高隔膜的电解液浸润性，进而改善锂离子传输性能，提高电池的电化学性能。同时SiO2颗粒可作为无机材料增强隔膜的机械强度，能避免负极锂枝晶的继续生长和穿刺，从而避免电池发生热短路。　　　　与Al2O3、AlOOH和TiO2相比，SiO2微观形貌更易调控。SiO2纳米球、SiO2亚微米球、SiO2纳米包覆易获得和实现。　　　　为解决隔膜涂层中存在SiO2颗粒分布不均匀的问题，研究人员将SiO2颗粒进行表面改性，如通过在SiO2颗粒表面嫁接官能团或聚合物包覆SiO2颗粒。　　　　资料来源：《杨永钰,高婷婷,田朋,等.无机超细粉体改性锂离子电池隔膜的研究进展[J].无机盐工业,2021,53(06):49-58》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！