鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝原理

磷酸鐵鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝重要分為干法和濕法，其中干、濕法工藝的重要步驟和原理為：

1、干法先對聚烯烴樹脂進行熔融、擠壓和吹制操作，形成結(jié)晶性高分子薄膜，然后進行結(jié)晶化熱處理和退火操作，獲得高度取向的薄膜結(jié)構(gòu)，然后在高溫中拉伸，測試結(jié)晶截面分離，形成多孔結(jié)構(gòu)電池隔膜。干法工藝中還可以分為單向拉伸和雙向拉伸。

2、濕法傳統(tǒng)濕法制備以相轉(zhuǎn)化法為主，近年以TIPS熱致相分離法為主。原理為將結(jié)晶性聚合物、熱塑性聚合物以及具有高沸點的小分子化學(xué)物稀釋劑(比如石蠟油)進行混合，在高溫下形成均相溶液，然后降低溶液溫度，使混合物發(fā)生固液相分離或者液液分離，將小分子化學(xué)物稀釋劑萃取脫除后，形成熱塑性與結(jié)晶性聚合物的多孔隔膜。

磷酸鐵鋰離子電池隔膜具有的諸多特性以及其性能指標(biāo)的難以兼顧決定了其生產(chǎn)工藝技術(shù)壁壘高、研發(fā)難度大。隔膜生產(chǎn)工藝包括原材料配方和快速配方調(diào)整、微孔制備技術(shù)、成套設(shè)備自主設(shè)計等諸多工藝。其中，微孔制備技術(shù)是磷酸鐵鋰離子電池隔膜制備工藝的核心，根據(jù)微孔成孔機理的差別可以將隔膜工藝分為干法與濕法兩種。

干法隔膜按照拉伸取向分為單拉和雙拉

干法隔膜工藝是隔膜制備過程中最常采用的方法，該工藝是將高分子聚合物、添加劑等原料混合形成均勻熔體，擠出時在拉伸應(yīng)力下形成片晶結(jié)構(gòu)，熱處理片晶結(jié)構(gòu)獲得硬彈性的聚合物薄膜，之后在一定的溫度下拉伸形成狹縫狀微孔，熱定型后制得微孔膜。目前干法工藝重要包括干法單向拉伸和雙向拉伸兩種工藝。

干法單拉工藝流程為：

1）投料：將PE或PP及添加劑等原料按照配方預(yù)處理后，輸送至擠出系統(tǒng)。

2）流延：將預(yù)處理的原料在擠出系統(tǒng)中，經(jīng)熔融塑化后從模頭擠出熔體，熔體經(jīng)流延后形成特定結(jié)晶結(jié)構(gòu)的基膜。

3）熱處理：將基膜經(jīng)熱處理后得到硬彈性薄膜。

4）拉伸：將硬彈性薄膜進行冷拉伸和熱拉伸后形成納米微孔膜。

5）分切：將納米微孔膜根據(jù)客戶的規(guī)格要求裁切為成品膜。

干法雙拉工藝流程為：

1）投料：將PP及成孔劑等原料按照配方預(yù)處理后輸送至擠出系統(tǒng)。

2）流延：得到β晶含量高、β晶形態(tài)均一性好的PP流延鑄片。

3）縱向拉伸：在一定溫度下對鑄片進行縱向拉伸，利用β晶受拉伸應(yīng)力易成孔的特性來致孔。

4）橫向拉伸：在較高的溫度下對樣品進行橫向拉伸以擴孔，同時提高孔隙尺寸分布的均勻性。