“固态电池”一般分类有三种，分别是：半固态、准固态以及全固态，它们都可以笼统地统称为固态电池，而区别是它们的液体含量分别是5-10wt%、0-5wt%、0wt%。

一、功能与核心作用

1. 离子传输与物理隔离

   • 与传统液态电池类似，需隔离正负极防止短路，同时允许锂离子通过。但半固态电解质粘度较高，隔膜的孔隙结构需优化（如孔径分布、曲折度）以降低离子传输阻力。
   • 部分设计中，隔膜与电解质可能形成一体化结构（如涂覆凝胶电解质层），增强界面接触。

2. 机械支撑与稳定性

   • 半固态电解质可能因充放电膨胀产生应力，隔膜需具备更高机械强度（如采用聚酰亚胺PI或陶瓷增强材料）以维持结构完整性。
   • 抑制锂枝晶穿透，需通过多层复合结构（如陶瓷涂层、聚合物基材）提升抗穿刺能力。

二、材料创新与技术路线

1. 陶瓷复合隔膜

   • 在传统聚烯烃（PP/PE）隔膜表面涂覆氧化铝（Al₂O₃）、二氧化硅（SiO₂）等无机颗粒，提升耐高温性能（可耐受200℃以上）和电解液浸润性，同时降低热收缩率。

2. 聚合物基隔膜

   • 采用聚偏氟乙烯（PVDF）、聚丙烯腈（PAN）等高极性材料，增强与半固态电解质的相容性，减少界面阻抗。
   • 部分研究使用静电纺丝技术制备纳米纤维隔膜，通过高孔隙率（>60%）提升离子导通效率。

3. 固态电解质复合隔膜

   • 将硫化物或氧化物固态电解质（如LLZO）与聚合物结合，形成兼具离子导率（10⁻⁴~10⁻³ S/cm）和柔韧性的混合隔膜，逐步向全固态电池过渡。

三、性能优势与挑战

• 优势

  • 安全性提升：减少液态电解液泄漏风险，配合半固态电解质实现更高热稳定性（耐温可达150℃以上）。
  • 能量密度优化：通过更薄（≤10μm）或更高孔隙率设计，提升电池体积能量密度。

• 挑战

  • 界面阻抗：半固态电解质与电极的固-固接触可能导致界面电阻增大，需隔膜表面功能化处理（如引入亲锂涂层）。
  • 成本与工艺：陶瓷/聚合物复合隔膜的规模化制备（如连续涂覆技术）仍存在良率与成本问题。

四、应用与研发进展

1. 企业动态
   • 恩捷股份：开发陶瓷涂覆隔膜适配半固态电池，已进入清陶能源供应链。
   • 旭化成：推出“Hipore”系列高孔隙率隔膜，支持高粘度电解质体系。
2. 学术前沿
   • 美国橡树岭国家实验室提出“Janus隔膜”（一面亲锂、一面疏锂），定向调控锂离子流，抑制枝晶生长。
   • 清华大学团队研发的“双连续结构隔膜”，通过3D互穿网络设计同时提升机械强度与离子导率。

五、未来发展方向

1. 材料-结构协同设计：结合仿生学（如蜂巢结构）优化孔隙分布，平衡强度与导离子能力。
2. 原位固化技术：在电池封装时将液态电解质原位转化为半固态，减少隔膜-电解质的界面缺陷。
3. 回收兼容性：开发可降解聚合物基隔膜，降低环境负担。

半固态电池隔膜作为过渡技术的关键环节，其创新将加速半固态电池的商业化进程，并为全固态电池提供技术储备。开云官方在线入口已经生产并交付了国内*套半固态电池隔膜生产线，该生产线目前运行正常，已经开始量产作业。