高安全锂离子电池用耐高温隔膜的研究进展

孙文浩, 刘娜, 张锟, 田君, 梁晓嫱, 田崔钧, 佟蕾, 徐春常, 魏岩巍

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材料工程 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (7) : 104-120. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000546
综述

高安全锂离子电池用耐高温隔膜的研究进展

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Research progress in high temperature resistant separators for high safety lithium-ion batteries

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摘要

锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命等优势在二次电池市场占据绝对领先地位。然而，电池热失控频繁引起火灾事故，因此电池安全研究具有重要性和紧迫性。隔膜作为锂离子电池的关键组件之一，对电池的安全运行起到至关重要的作用。开发具有高力学强度、低热收缩率和良好自熄性等优异性能的耐高温隔膜能够显著提升电池在高温环境下的安全性。本文系统性地综述了锂离子电池用耐高温隔膜的研究新进展，包括对商用聚烯烃隔膜的改性研究以及对三种常见耐高温隔膜材料（聚丙烯腈、聚偏氟乙烯和芳纶纤维）的结构与性能研究，并对隔膜的特性参数如厚度、孔隙率、离子电导率、热收缩率等进行了归纳总结。最后，对耐高温隔膜研究领域未来的发展方向与机遇进行了展望。

Abstract

Lithium-ion batteries quickly occupy the absolute leading position in the secondary battery market because of their high energy density and long cycling life. However，battery thermal runaway frequently causes fire accidents，so battery safety research is of great importance and urgency. Separator as one of the key components of the lithium-ion battery plays a crucial role in the safe operation of the battery. The development of high temperature resistant separators with excellent properties，such as high mechanical strength，low thermal shrinkage，and good self-extinguishing，can significantly enhance the safety of batteries at high temperatures. This paper systematically reviews the latest research progress in the development of high-temperature resistant separators for lithium-ion batteries，including the modification of commercial polyolefin separators and the structural and performance studies of three common high-temperature resistant separators （polyacrylonitrile，polyvinylidene fluoride，and aramid fiber）. The characteristics parameters of separators，such as thickness，porosity，ionic conductivity，and thermal shrinkage，are summarized. Finally，the future development direction and opportunities of high-temperature resistant separators are prospected.

关键词

锂离子电池 / 耐高温隔膜 / 聚烯烃隔膜改性 / 聚丙烯腈 / 聚偏氟乙烯 / 芳纶纤维

Key words

lithium-ion battery / high temperature resistance separator / polyolefin separator modification / polyacrylonitrile / polyvinylidene fluoride / aramid fiber

中图分类号

TB34 / TQ152

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孙文浩 , 刘娜 , 张锟 , 等. 高安全锂离子电池用耐高温隔膜的研究进展. 材料工程. 2025, 53(7): 104-120 https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000546
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国家自然科学基金(22209156)

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