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锂离子电池作为最常见的储能系统，具有比能量大、环境污染小、无记忆效应等优点。在锂离子电池中，隔膜是最重要的组件之一，用于隔离正极和负极材料，同时提供锂离子传输的通道，隔膜的性能直接影响锂离子电池的综合性能。目前，市场上商业化程度最高的锂离子电池隔膜如聚烯烃微孔膜，具有诸如孔隙率低、电解液亲和性差和热稳定性差的缺点。而聚偏氟乙烯微孔膜由于其适中的孔径及孔隙率、优异的电解液亲和性成为研究热点，但其机械性能较差。基于这两类隔膜的缺点，近年来对于锂离子电池隔膜的研究主要集中在通过浸渍或涂覆的方式，制备含有无机颗粒和微孔膜的复合隔膜，但这类隔膜的使用过程中，亦存在无机颗粒极易从隔膜上脱落，对电池的性能造成负面影响等问题。
本文提出了一种新型的基于玻璃纤维机织物和 PVDF-HFP 微孔膜的三明治结构复合锂离子电池隔膜制备工艺，在制备的过程中，创造性地向中间层添加二氧化硅颗粒。进行了相转化法制备PVDF-HFP微孔膜的工艺参数研究，玻纤机织物/PVDF-HFP 复合隔膜的制备及理化性能研究，以及隔膜的电化学性能测试及分析，并与商业隔膜Celgard 2400进行比较，得出以下结论：
（1）研究不同工艺参数对PVDF-HFP微孔膜的孔径大小及分布的影响。结果表明，PVDF-HFP浓度为6%、氨水含量为2.5%、涂膜速度为20 mm/s、涂膜厚度为40 μm、滞空时间为8 min时，微孔膜的孔径最优。
（2）向三明治结构复合隔膜的中间层添加SiO2颗粒，当颗粒含量达到15%时，团聚现象严重，隔膜的均匀性受到影响。当颗粒含量小于 15%时，隔膜的厚度及面密度的不匀率很小。隔膜的孔径（100-450 nm）小于SiO2颗粒的直径（1-3μm），可以有效地将颗粒包裹在中间层，防止颗粒逃逸。无论在干态还是湿态条件下，复合隔膜的强力（＞20 MPa）都高于Celgard 2400隔膜（＜10 MPa），约是Celgard 2400隔膜的3倍，因为复合隔膜中作为骨架的玻纤机织物具有优异的力学性能，同时玻纤的耐腐蚀性极佳，在浸泡电解液后依然可以为复合隔膜提供很高的力学性能。此外，因为SiO2颗粒的存在， 10%SiO2颗粒隔膜的强力略大于0%SiO2颗粒隔膜。
（3）与Celgard 2400隔膜相比，复合隔膜具有更高的孔隙率、吸液率和电解液亲和性。复合隔膜的孔隙率超过70%，Celgard 2400隔膜的孔隙率为 40%；复合隔膜的吸液率超过 370%，Celgard 2400隔膜的吸液率为 190%；电解液在复合隔膜上的高度超过 7 cm，在Celgard 2400隔膜上的高度与液面持平；电解液在复合隔膜表面迅速扩散开来，在Celgard 2400隔膜表面保持为液滴状。
（4）与Celgard 2400隔膜相比，复合隔膜具有优异的热稳定性。300℃时，Celgard 2400隔膜开始分解，此时复合隔膜没有任何变化；400℃时，复合隔膜开始分解，Celgard 2400 隔膜的重量为初始重量的90%；500℃时，Celgard 2400隔膜完全分解，复合隔膜的重量为初始重量的 75%；650℃时，复合隔膜的重量约为初始重量的 65%。复合隔膜在烘箱中受热时，纵横向皆没有发生任何收缩，但 Celgard 2400隔膜在160℃时开始收缩，170℃时剧烈收缩，纵横向收缩差异明显，180℃时完全分解。接触到明火时，Celgard 2400 隔膜迅速收缩成球状，10 s内完全燃烧，反观复合隔膜在尺寸方面没有任何改变，因为复合隔膜中作为骨架的玻纤机织物的耐热性能突出，热分解温度在1000 ℃左右，高温下依然可以保持尺寸稳定。在10%SiO2颗粒隔膜上出现了玻璃纤维特有的“烛芯效应”，而在0%SiO2颗粒隔膜上，这种效应被抑制。
（5）在10%SiO2颗粒隔膜表面，锂枝晶生长最慢，在Celgard 2400隔膜表面，锂枝晶生长最快。复合隔膜的交流阻抗小于Celgard 2400隔膜，离子电导率大于Celgard 2400隔膜。组装成纽扣电池后，使用Celgard 2400隔膜、0%SiO2颗粒隔膜和10%SiO2颗粒隔膜的电池的首次放电容量分别为150.1、163.6和167.5 mAhg-1。在1.0C倍率下循环 100 次后，容量保持率分别为 86.3%、90.9%和 94.1%。随着充电倍率的增加，电池的放电容量逐渐降低。倍率为5.0 C时，容量保持率分别为71.6%、78.2%和82.8%；倍率为10.0 C时，使用10%SiO2颗粒隔膜的电池放电容量依然最高（95.4 mAhg-1）；倍率再次回到1.0 C时，放电容量分别为141.5、157.0和162.4 mAhg-1。
综上，基于玻纤机织物/PVDF-HFP 微孔膜的复合锂离子电池隔膜有望成为一种重要的锂离子电池隔膜。
本文提出了一种新型的基于玻璃纤维机织物和 PVDF-HFP 微孔膜的三明治结构复合锂离子电池隔膜制备工艺，在制备的过程中，创造性地向中间层添加二氧化硅颗粒。进行了相转化法制备PVDF-HFP微孔膜的工艺参数研究，玻纤机织物/PVDF-HFP 复合隔膜的制备及理化性能研究，以及隔膜的电化学性能测试及分析，并与商业隔膜Celgard 2400进行比较，得出以下结论：
（1）研究不同工艺参数对PVDF-HFP微孔膜的孔径大小及分布的影响。结果表明，PVDF-HFP浓度为6%、氨水含量为2.5%、涂膜速度为20 mm/s、涂膜厚度为40 μm、滞空时间为8 min时，微孔膜的孔径最优。
（2）向三明治结构复合隔膜的中间层添加SiO2颗粒，当颗粒含量达到15%时，团聚现象严重，隔膜的均匀性受到影响。当颗粒含量小于 15%时，隔膜的厚度及面密度的不匀率很小。隔膜的孔径（100-450 nm）小于SiO2颗粒的直径（1-3μm），可以有效地将颗粒包裹在中间层，防止颗粒逃逸。无论在干态还是湿态条件下，复合隔膜的强力（＞20 MPa）都高于Celgard 2400隔膜（＜10 MPa），约是Celgard 2400隔膜的3倍，因为复合隔膜中作为骨架的玻纤机织物具有优异的力学性能，同时玻纤的耐腐蚀性极佳，在浸泡电解液后依然可以为复合隔膜提供很高的力学性能。此外，因为SiO2颗粒的存在， 10%SiO2颗粒隔膜的强力略大于0%SiO2颗粒隔膜。
（3）与Celgard 2400隔膜相比，复合隔膜具有更高的孔隙率、吸液率和电解液亲和性。复合隔膜的孔隙率超过70%，Celgard 2400隔膜的孔隙率为 40%；复合隔膜的吸液率超过 370%，Celgard 2400隔膜的吸液率为 190%；电解液在复合隔膜上的高度超过 7 cm，在Celgard 2400隔膜上的高度与液面持平；电解液在复合隔膜表面迅速扩散开来，在Celgard 2400隔膜表面保持为液滴状。
（4）与Celgard 2400隔膜相比，复合隔膜具有优异的热稳定性。300℃时，Celgard 2400隔膜开始分解，此时复合隔膜没有任何变化；400℃时，复合隔膜开始分解，Celgard 2400 隔膜的重量为初始重量的90%；500℃时，Celgard 2400隔膜完全分解，复合隔膜的重量为初始重量的 75%；650℃时，复合隔膜的重量约为初始重量的 65%。复合隔膜在烘箱中受热时，纵横向皆没有发生任何收缩，但 Celgard 2400隔膜在160℃时开始收缩，170℃时剧烈收缩，纵横向收缩差异明显，180℃时完全分解。接触到明火时，Celgard 2400 隔膜迅速收缩成球状，10 s内完全燃烧，反观复合隔膜在尺寸方面没有任何改变，因为复合隔膜中作为骨架的玻纤机织物的耐热性能突出，热分解温度在1000 ℃左右，高温下依然可以保持尺寸稳定。在10%SiO2颗粒隔膜上出现了玻璃纤维特有的“烛芯效应”，而在0%SiO2颗粒隔膜上，这种效应被抑制。
（5）在10%SiO2颗粒隔膜表面，锂枝晶生长最慢，在Celgard 2400隔膜表面，锂枝晶生长最快。复合隔膜的交流阻抗小于Celgard 2400隔膜，离子电导率大于Celgard 2400隔膜。组装成纽扣电池后，使用Celgard 2400隔膜、0%SiO2颗粒隔膜和10%SiO2颗粒隔膜的电池的首次放电容量分别为150.1、163.6和167.5 mAhg-1。在1.0C倍率下循环 100 次后，容量保持率分别为 86.3%、90.9%和 94.1%。随着充电倍率的增加，电池的放电容量逐渐降低。倍率为5.0 C时，容量保持率分别为71.6%、78.2%和82.8%；倍率为10.0 C时，使用10%SiO2颗粒隔膜的电池放电容量依然最高（95.4 mAhg-1）；倍率再次回到1.0 C时，放电容量分别为141.5、157.0和162.4 mAhg-1。
综上，基于玻纤机织物/PVDF-HFP 微孔膜的复合锂离子电池隔膜有望成为一种重要的锂离子电池隔膜。