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鋰電隔膜產業工藝技術以及發展趨勢

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年12月03日  

1、濕法技術


鋰電隔膜濕法技術重要用于聚乙烯(PE)隔膜的制造。由于工藝中要使用石蠟油與PE混合占位造孔,在拉伸工藝后要用溶劑萃取移除,所以該工藝稱為濕法。濕法技術涉及在2個方向上對薄膜的拉伸,因此又分為同步拉伸和分步拉伸。


有關同步拉伸和分步拉伸哪個更先進的爭論一直存在。爭議體現在產品品質、效率、工藝適應性等方面。從產品的微觀形態比較,用同步拉伸工藝制造的隔膜孔隙率更高、孔隙分布更均勻,厚薄均勻性較好;


同時,同步拉伸的產品強度均勻,良率較高,理論上其綜合性能較好。假如從生產效率、鋰離子電池工藝適應性等方面比較,暫無法給出優劣的判斷。不同的只是不同公司設備水平的差異和工藝成熟度的差異。從用戶反饋上看,2種產品在使用中表現的差異并不明顯。


2、干法技術


干法技術重要用于聚丙烯(PP)隔膜的制造。干法技術重要包括3種工藝技術:吹膜+單向拉伸、鑄片+單向拉伸以及雙向拉伸。相對而言,干法技術比濕法技術工藝簡單、設備成本較低、生產效率較低。


3、半干法技術


半干法用于聚乙烯(PE)隔膜的制造,是近幾年新近推出的方法。它也要使用造孔劑占位,然后使用蒸發的方法移除。無紡布法(Non-Woven)目前重要用于聚酯(PET)無紡布和陶瓷顆粒復合隔膜的制造。無紡布中必然存在的大孔給復合隔膜帶來較高的短路風險。這一缺陷制約著無紡布隔膜的應用,要工藝技術突破性的提升。


4、無紡布法


無紡布隔膜基材通常選用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET,熔點高達225℃)和聚酰亞胺(PI,熔點超過500℃),耐熱性優勢明顯。同時,由于其三維孔結構,可有效防止因針刺造成的短路現象,并提高保液率。


目前國內外公司在無紡布隔膜的研究應用和性能優化方面已經取得了很多成果,但尚未有大規模商業化應用于鋰離子電池的成功案例。


鋰電隔膜技術發展的趨勢


動力鋰電池的發展為隔膜的發展明確了方向并提出了具體的要求。動力鋰電池的發展就是3個內容:提高能量密度、保證安全性、降低成本。單體比能量達到300Wh/kg以上、系統比能量力爭達到260Wh/kg,成本降至1元/Wh以下。


相應地,對鋰電隔膜提出的要求是2個方面:更高的安全性,更加有利于電池發揮性能。從有利于鋰離子電池性能發揮方面考慮,要進一步優化隔膜的結構特性參數和一致性。比如厚度,孔隙率的合理取值,優化的孔徑尺寸,優化的孔徑分布等。另外,隔膜的一致性始終是規模化生產的核心問題。


鋰電隔膜重要包括聚烯烴隔膜和無紡布隔膜。聚烯烴材料具有優異的力學性能、化學穩定性和相對廉價的特點,因此PE、PP等聚烯烴微孔膜在鋰離子電池研究開發初期便得到廣泛應用,并成為鋰電隔膜的主流方向。


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