拉伸膜复卷机(又双叒叕爆炸啦苹果电池接连爆炸，背后藏着……隔膜的未来？)

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又有手机爆炸了，但这次不是三星，而是苹果。

闹得沸沸扬扬的“降速门”丑闻事件还未平息（苹果道歉并承诺将为出现降速的手机用户进行电池更换），而就在这换电池高峰期，国外却频频传出iPhone电池爆炸的消息！

根据西班牙媒体《Las Provincias》的报道，2018年1月10日，在西班牙瓦伦西亚的一家零售店中，苹果手机发生了爆炸。

就在前一天1月9日上午，瑞士苏黎世的一家苹果专卖店也发生了类似事故。

对于爆炸的具体原因，目前苹果公司尚未作出说明。不过业内推测两起事故可能和苹果近期更换电池政策有关。

无独有偶，最近在国内也发生了一起iPhone电池爆炸事件，原因也是让人捏了一把汗！

从网上曝光的监控画面来看，一名男子在柜台前想要为手机更换电池，竟将电池直接放入嘴中，想要咬一咬测试真伪。

结果真是很崩溃，经他这么一咬，电池直接爆炸，这场面太恐怖了....幸运的是，并没有造成人员伤亡！

这所有问题的根源都指向了——iPhone电池。

说到这里，大家还记得一年前 三星Note7电池爆炸事件 吧？下面是三星电池爆炸事件的微博新闻：

2017年1月底，三星公司正式公布了Note7爆炸事件的原因：

第一批次的电池在右上角出现了挤压受损的现象。

第二批次出现问题的原因是，正极焊接有毛刺，刺穿电池隔离膜导致短路起火。

同时，第三方专业机构UL和YUV都对此事件有了调查结果：

对于第一批次电池，拆解检查了Note7的电池，在6款受损设备电池存在内部短路现象，还对30个电池进行CT扫描，也发现了短路、右上角变形，组装和制造工序的问题造成电池变形，以及电池设计上的问题导致隔离膜变薄。

对于第二批次电池，隔离膜较薄是主要原因，两极接片制造缺陷导致烧损，两极接片的接合损伤是内部的缺陷，且电池内部压力过高。

也就是阳极板和阴极板接合的缺陷导致问题发生，因为接合工艺问题导致尖锐的凸起刺穿隔膜，造成短路。

三星电池燃烧事件

似乎一系列的矛头都指向了——隔膜。

为了验证手机电池燃烧和爆炸的具体原因，有科学学者对此进行了研究，目前最科学的解释是：

电极表面锂沉积会形成“枝晶”且会继续生长刺穿隔膜，从而造成电池内部短路引起故障甚至火灾爆炸。

在2017年10月，斩获2017年诺贝尔化学奖的冷冻电子显微镜（cryo-EM）技术，就为此提供了有力的技术支撑。

斯坦福大学、美国能源部直属的SLAC国家加速器实验室的教授崔屹、1997年诺贝尔物理学奖得主朱棣文等人的研究团队，就通过冷冻电子显微镜（cryo-EM）捕捉到了首张原子级锂金属枝晶的图像。

左图： TEM图像

右图：cryo-EM图像

从上面看来，一系列的电池燃烧爆炸事件包括苹果电池事件，其根本原因离不开隔膜。

锂电池隔膜不仅影响电池容量、循环性能、充放电电流密度等关键特性，更重要的是影响这电池的安全性。

因此锂电池隔膜对性能的要求有以下几点：

1. 良好的绝缘性。以防止正负极接触短路或是被毛刺、颗粒、枝晶刺穿而出现的短路；

2. 足够的穿刺强度、拉伸强度。在突发高温条件下基本保持尺寸的稳定，不会熔缩导致电池的大面积短路和热失控；

3. 隔膜在厚度、透气、孔径分布等方面性能需要保持较高的均一性；

4. 能够耐受电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性；

5. 锂离子的迁移受隔膜材料和孔隙的影响，因此隔膜需要具有较高孔隙率且微孔分布均匀。

目前市场上主要的是干法单向拉伸技术、 干法双向拉伸技术和湿法拉伸技术生产的聚烯烃隔膜PP、PE以及二者的双、三层复合膜。

通常来说，PP 的熔融温度在 170℃左右， PE 的熔融温度在140℃左右，因此较低的熔融温度使得隔膜在高温下容易收缩，从而造成电池短路， 电池的安全得不到保证。

在隔膜表面涂覆一层无机纳米颗粒或者耐高温的有机化学物可以提高隔膜的高温安全性能，能够很好弥补湿法工艺的这个缺陷，因此弥补了安全性上的超高要求。

经过涂覆的隔膜，不仅在热收缩率上有改善， 还可以提高拉伸强度和吸液率， 同时降低孔隙率和透气速率。

隔膜更高的拉伸强度可以改善电芯制作可控性，更低的热收缩率可以使电池在高温下更安全， 孔隙率相对变小可以减少电芯的短路率， 吸液率提高有助于增加电池的能量密度。

另一种隔膜就是无纺布隔膜，它具有耐高温、孔隙率高和高化学稳定性等优点，此外，由于其三维孔结构，可有效避免因针刺造成的短路现象，提高保液率。

无纺布隔膜的上述性能，尤其适合应用于动力锂离子电池，但是目前由于价格偏昂贵，无纺布隔膜基材通常选用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、纤维素、聚亚酰胺（PI）、芳纶（聚对苯二甲酰对苯二胺）、氨纶（聚氨基甲酸酯纤维）等。

如下图所示，对比上述三种类型的隔膜，各具优势与不足，如何方方面面做到至善至美，才是未来隔膜的发展方向，那么如何做到“完美隔膜”呢？

根据锂电池的发展和隔膜的发展来看，业内人士做了下图来分析隔膜的发展趋势，聚烯烃隔膜逐渐不能满足锂电池的发展需求，特别是安全性隐患非常之大，从最近两年锂电池燃烧事件便可见一斑，何况运用到动力汽车上，如若出现爆炸事故后果不堪设想。

隔膜未来发展趋势

因此，未来三年隔膜的发展趋势预测朝着涂覆这个方向，但是随时新材料的开发，无纺布隔膜在降本之后，将会替代涂覆聚烯烃隔膜的地位，亦或者涂覆无纺布隔膜才是“完美隔膜”。

（文章来源：薄膜新材网 作者：朱绍林）

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