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锂离子电池隔膜制造工艺的优缺点是什么?
锂离子电池隔膜制造工艺的优缺点是什么?
  • 发布时间:2020-12-15 15:27

锂离子电池隔膜制造工艺的优缺点是什么?

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锂离子电池隔膜制造工艺的优缺点是什么?


聚烯烃是锂离子电池隔膜的基本材料。聚烯烃具有优异的机械性能、化学稳定性和较低的成本。隔膜基体材料重要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂。膜片中的基体材料直接关系到膜片的力学性能和电解液的润湿程度。虽然近年来有研究用聚偏氟乙烯(PVDF)、纤维素复合膜等材料制备锂离子电池膜,但目前商用电池膜材料仍重要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。


锂离子电池分离器制造技术


锂离子电池膜穿孔的工程技术重要包括湿法工艺和干法工艺,干法工艺包括单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。


1.湿法生产锂离子电池隔膜


湿法又称相分离法或热诱导相分离法。在聚烯烃中加入高沸点的小分子作为导孔剂,加热后熔合成均匀体系,再在较低的温度下进行相分离。在拉伸后,用有机溶剂提取小分子,可以得到互穿微孔膜材料。


采用这种方法的代表性公司有朝日化工、东郊燃气、恩泰克等。目前重要用于单层PE隔膜。


虽然孔隙度和渗透率可以控制在很大的范围内,但湿法工艺要大量的有机溶剂。一方面要考虑溶剂的回收利用,新增了工艺的复杂性和成本,另一方面也污染了环境。


2.干式双向拉伸工艺用于锂离子电池隔膜的生产


干式双轴拉拔工艺是我国科学院化学研究所九十年代初开发的具有自主知识产权的工艺。通过加入聚丙烯而成核


采用结晶型改进剂,利用聚丙烯在拉拔过程中不同相态之间的密度差来改变结晶型,形成微孔。


3.用于生产锂离子电池隔膜的单向干拔工艺


采用单向干拔工艺,通过生产硬弹性纤维生产结晶度低的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,通过高温退火得到结晶度高的聚丙烯或聚乙烯薄膜。薄膜在低温下拉伸形成微缺陷,然后在高温下拉开形成微孔。


经过几十年的发展,这一过程在美国和日本已经非常成熟。目前美国Celgard公司和日本UBE公司采用此工艺生产单层PP、PE和三层PP/PE/PP复合膜。由于国外专利保护和知识产权的限制,我国单向拉伸法制膜的产业化进展缓慢。


该方法制备的隔膜为长而扁平的微孔结构,由于只在一个方向拉伸,横向强度较差,而在另一个方向不拉伸,几乎没有横向热收缩。


从干法和湿法两种方法来看,干式双轴拉伸法制备的膜在物理性能和机械性能上都更加有优势,可以满足大功率电池大电流充放电的要求。因此,采用干式双轴拉伸工艺生产的隔膜更适用于电动汽车动力锂电池。


复合膜


隔膜有两层(PP/PE)和三层(PP/PE/PP)。当三层膜的温度升高时,中间的PE在130度时熔化并收缩,导致热封。但是因为外面PP的熔点是160度,所以膜还是可以保持一定的安全性,所以三层膜也更适合动力锂电池。Celgard和UBE拥有技术和专利权。


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