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鋰離子電池隔膜制造工藝的優缺點有什么?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年10月28日  

鋰離子電池隔膜造孔工程技術重要有濕法和干法,干法又有單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝這兩種。


1、鋰離子電池隔膜生產的濕法工藝


濕法又稱相分離法或熱致相分離法,將高沸點小分子作為致孔劑添加到聚烯烴中,加熱熔融成均勻體系,然后降溫發生相分離,拉伸后用有機溶劑萃取出小分子,可制備出相互貫通的微孔膜材料。


采用該法的具有代表性的公司有日本旭化成、東燃及美國Entek等,目前重要用于單層的PE隔膜。


雖然孔隙率和透氣性可控范圍大,但由于濕法工藝要消耗大量的有機溶劑,一方面要考慮溶劑的回收利用,工藝復雜度新增,使成本新增,另一方面,污染環境。


2、鋰離子電池隔膜生產的干法雙向拉伸工藝


干法雙向拉伸工藝是我國科學院化學研究所在20世紀90年代初開發出的具有自主知識產權的工藝。通過在聚丙烯中加入具有成核用途的


β晶型改進劑,利用聚丙烯不同相態間密度的差異,在拉伸過程中發生晶型轉變形成微孔。


3、鋰離子電池隔膜生產的干法單向拉伸工藝


干法單向拉伸工藝是通過生產硬彈性纖維的方法,制備出低結晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,在高溫退火獲得高結晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低溫下進行拉伸形成微缺陷,然后高溫下使缺陷拉開,形成微孔。


該工藝經過幾十年的發展在美國、日本已經非常成熟,現在美國Celgard公司、日本UBE公司采用此種工藝生產單層PP、PE以及三層PP/PE/PP復合膜。由于受國外專利保護及知識產權方面的制約,國內采用單向拉伸方法制備隔膜的工業化進展很慢。


用這種方法生產的隔膜具有扁長的微孔結構,由于只進行單向拉伸,隔膜的橫向強飛較差,但正是由于沒有進行橫向拉伸,橫向幾乎沒有熱收縮。


從干、濕兩種方法上看,干法雙向拉伸工藝生產的隔膜在物理性能、機械性能方面更占優勢能夠滿足動力鋰電池大電流充放電的要求。所以,干法雙向拉伸工藝生產的隔膜更適合應用于電動汽車用動力鋰電池。


復合隔膜


此種隔膜有兩層(PP/PE)隔膜、三層(PP/PE/PP)隔膜。三層膜在溫度升高時,中部的PE在130度熔化收縮造成熱關閉,但是由于外部的PP熔化溫度為160度,隔膜還可以保持一定的安全性,因此三層膜也較適用于動力鋰電池。目前Celgard與UBE掌握此種技術及專利權。


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