摘要：文章简单叙述当前关于聚乙烯隔膜的研究情况，重点利用实验分析方法，分析聚乙烯隔膜的性能，受到生产工艺中拉伸率参数的影响。简要陈述实验设定参数、样本制备以及性能测试方法等，进一步根据结果从抗拉强度、透气性能等方面探讨拉伸率的实际影响。 关键词：聚乙烯；隔膜性能；拉伸率
引言：高品质隔膜可以避免锂电池两极接触发生短路以及吸收电解液等问题，同时还可作为离子通道。并且，还关系到电池界面结构与内阻、保液能力等，这对电池容量及电流密度等均有影响。 1聚乙烯隔膜研究现状
锂电池中，聚乙烯材质属于隔膜中比较高端的类型，尤其是在面对高温环境时，熔体能保持凝胶状态，即便被熔化也不会塌，即便是过度充电以及温度上升导致短路与爆炸，均有较佳的保护性能，比较适合装配在大功率与运行效率高的电池产品中。如今生产其技术能分成干法与湿法两类，操作过程几乎完全不同，但均涉及到增加孔隙率以及拉伸强度。因为聚乙烯很难加工，
不能利用吹塑等普通方法处理，并且干法生产中也无法准确把控各项基本参数，所以部分厂家会选择湿法生产工艺。湿法生产通常是双向拉伸，具体操作程序包含挤出、热拉伸、干燥等环节，而拉伸也可细分出同步与异步两类，在该过程中需要热效应与机械力组合作用，牵扯到晶体成核、片晶、纤维晶等不同非线性高速演变过程，相关的影响条件有拉伸的倍数、速率与温度等[1]。
国内相关学者探究拉伸倍率对于厚片成膜性能方面的影响，研究结果说明，在温度处于100℃-110℃之间，成膜的概率更高。也有学者仅着手于拉伸速率，在该项工艺参数提高中，隔膜厚度以及透气性无明显改变，而隔膜孔隙率会有轻微下降，但穿刺以及拉伸强度都明显提高。另外，还有学者指出，拉伸速率在20mm/min以下，无法让出生膜片晶有效分离，孔径分布间距大，整体结构并不匀称。在拉伸速率达到100mm/min以上的情况下，片晶会由于受力太大，形成诸多闭孔，孔径缩小，透气效果降低。如果拉伸速率处于50mm/min，孔结构较好，片晶能有效分离，而且孔径分布匀称。国外有关学者则指出，在其他拉伸条件固定的情况下，提高拉伸温度可以优化透气效果。并且拉伸倍率能够扩大微孔膜孔径尺寸。
2拉伸率对聚乙烯隔膜性能影响的实验分析
2.1工艺参数
当前隔膜生产拉伸率的标准参数为：横向5.5%、纵向6%。在此次实验中，按照标准参数设置多组拉伸率，样本Ⅰ横向为5%、纵向5.5%；样本Ⅱ，横向是5.5%，纵向为6%；样本Ⅲ横向为6%、纵向是6.5%；样本Ⅳ，横向是6.5%，纵向是7%。
2.2制备样本
本次实验选择的原料包含聚乙烯和石蜡油，以3:7的标准添加并充分混合。操作人员把实验温度提高到160℃，持续融熔半个小时后，按照每秒100mL的速度，挤出、冷却成膜。根据设置的拉伸率参数双向同步拉伸，将材料厚度把握在9μm。随后借助二氯甲烷萃取提炼石蜡油，把所得物质放入80℃的条件中连续烘干处理，直至完全定型备用。
2.3物理性能
物理性能测试实验中，借助单柱拉力试验装置，测试样本抗拉能力与延伸率，拉伸速率控制在300mm/min，而标距则是20mm。并利用透气仪，测试出样本透气性能。孔径以及整体形貌是通过扫描电镜获取，另外还把隔膜样本放入恒温的干燥箱内，温度调整到105℃，连续
烘烤两个小时后，测试样本收缩比率，借此判断热收缩性能。
2.4制备电池
操作人员把正极活性物质以及导电炭黑、黏结剂以8:1:1的比例，充分混合为浆料，抹在铝箔上，其中铝箔厚度是20μm，待其自然晾干，放在105℃的真空环境中连续进行十个小时的干燥处理，最终得到的电极圆片，径长是12mm。随后把LiPF溶解于混合溶液中，成分是碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸二乙酯，三者按照1:1:1比例添加，继而得到电解液，浓度是每升1mol。将金属锂片放在充斥大量氩气手套箱内，把其视为电池的负极，形成扣式结构的电池。
2.5电化学性能
此次实验中选择电池测试系统，测定制备电池的电化学性能，具体选择恒流充放电方式。操作人员将温度调整到25℃，电压处于2V-4.2V之间。实际测试过程中，样本倍率分别是0.2C、0.5C、1.0C、2.0C、5.0C，如此循环测试10次。
3拉伸率对聚乙烯隔膜性能影响的实验结果探究
3.1抗拉强度
拉伸率本身为拉伸辊拉伸力和拉伸速率二者之比，拉伸率相对偏小，弹性收缩率偏低，拉伸强度便更大。根据试验结果显示，如果拉伸率较小，聚乙烯隔膜双向的抗拉强度更大，但倘若拉伸率超出合理区间范围内，就会令隔膜本身的强度性能指标起伏明显，整体性能分布不均。当拉伸率的横向为6%、纵向是6.5%的情况下，隔膜双向的抗拉强度各自是160MPa与165MPa。但如果按照当前不标准拉伸率参数条件，双向抗拉强度则处于155MPa以及162MPa，并且整体性能的分布并不均匀。
3.2透气性能
该性能参数是指在特定压力环境中，隔膜透过气体的水平，一般是按照每100mL气体透过需要消耗的时间衡量，用秒计量。时间较长，说明透气性能较差，同时如果时间过短，意味着隔膜对锂离子传导路径偏大，这会限制电池本身的容量。根据实验结果分析，当拉伸率横向是5%、纵向是5.5%的条件下，隔膜透气效果最弱，而如果把拉伸率调整到横向是6%、纵向是6.5%，就能保障透气性能分布均匀。结合实验结果可发现，拉伸率倘若偏低，隔膜中微孔无法完全伸展，由此形成大量闭孔以及不规则孔隙，这都会降低隔膜的透气性能。反之，如
果拉伸率偏大，隔膜双向厚度变化较为匀称，微孔也可保持较好的伸展状态，外形也比较匀称，但在拉伸强度继续加大中，孔径会随之扩大，而一旦超过合理区间，微孔架桥受损，使隔膜内部结构被破坏，相应的透气性能与分布匀称性也就无从谈起。
3.3热稳定性
聚乙烯隔膜属于高分子材料，将其放置在高温环境中进行拉伸处理后，材料会沿着拉伸方向发生热收缩，而双向拉伸处理后的隔膜会在两个方向出现热收缩[2]。该参数和热稳定性是负相关，判断隔膜性能中，热收缩属于一项重要指标，其还与电池使用安全有关联。根据此次实验分析，在拉伸率不断提高中，热稳定性有所下降。这是由于高拉伸率会令孔径增加，热辐射期间热量不会在隔膜表层与内部留存较长时间，使隔膜遭受热辐射量偏多，继而加剧收缩形变的程度。反之，低拉伸率的实际影响并不大，由于热量会在隔膜上传递较长的距离，形变量因此下降。
3.4电化学性能
各个隔膜样本制备的电池，具有在脱锂与嵌锂反应方面比较类似的充放电平台。根据实验结
果显示，拉伸率增加中，电流条件一致的情况下，放电比容量会先升后降。在横向拉伸率是6%，纵向为6.5%的条件下，电池在不同电流条件中，放电比容量均偏大，倍率性能优异。在实验中的五个电流环境中，放电比容量依次是157、151、143、133、120mAh/g。按照标准拉伸率参数，放电比容量均处于偏低的状态中。
结束语：虽然生产工艺差异会引起聚乙烯隔膜性能参数发生变化，但总的来看，在合理范围内加大拉伸率，有利于扩大孔径，优化分布均匀性。而如果拉伸率过大，就容易引起微孔架桥受损。与此同时，偏小的拉伸率，有助于加大拉伸强度以及延伸率，但这会引起透气性降低。因而要求相关厂家，能做好参数平衡，稳定隔膜的各项性能。
参考文献：
[1]张瑞珠,冯家赫,李炎炎,等.高纯氧化铝涂覆层对锂电池聚乙烯隔膜的影响[J].表面技术,2021,(09):162-168.
[2]徐绍魁,吴正文,茆汉军.双向拉伸工艺对超高分子量聚乙烯隔膜性能的影响[J].上海塑料,2020,(04):24-30.
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