隔膜本身既是電子的非良導體，同時具有電解質離子通過的特性。隔膜材料必須具備良好的化學、電化學穩定性，良好的力學性能以及在反復充放電過程中對電解液保持高度浸潤性等。隔膜材料與電極之間的界面相容性、隔膜對電解質的保持性均對鋰電池的充放電性能、循環性能等有著重要影響。

常用的隔膜材料有纖維紙或者無紡布、合成樹脂制的多孔膜。常見的隔膜有聚丙烯和聚乙烯多孔膜，對隔膜的基本要求是在電解液中穩定高。

由于聚乙烯、聚丙烯微孔膜具有較高孔隙率、較低的電阻、較高的抗撕裂強度、較好的抗酸堿能力、良好的彈性及對非質子溶劑的保持性能，故商品化鋰的隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。

聚乙烯、聚丙烯隔膜存在對電解質親和性較差的缺陷，對此，需要對其進行改性，如在聚乙烯、聚丙烯微孔膜的表面接枝親水性單體或改變電解質中的有機溶劑等。目前所用到的聚烯烴隔膜厚度都較薄。采用其他材料作為鋰電池隔膜，如有人研究發現，纖維素復合膜材料具有鋰離子傳導性良好及力學強度佳等性能，亦作為鋰電池隔膜材料。

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