鐵鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝,鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝原理

來源：存能電氣  日期：2019-04-28 11:04  瀏覽量：次

　　鐵鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝，鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝原理。作為鋰電池四大核心材料之一，隔膜是決定鋰電池性能、安全性和成本的重要部分，鋰電池隔膜的生產(chǎn)工藝分為干法生產(chǎn)工藝和濕法生產(chǎn)工藝兩大類，干法生產(chǎn)工藝又細(xì)分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。

　　鐵鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝

　　鐵鋰電池隔膜的生產(chǎn)工藝，主要分為干法拉伸與濕法拉伸。鋰電池隔膜需要具備的諸多特性，對(duì)其生產(chǎn)工藝提出了特殊的要求，而生產(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(jì)等工藝。

　　干法單向拉伸工藝是通過生產(chǎn)硬彈性纖維的方法，制備出低結(jié)晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，在高溫退火過程中，獲得高結(jié)晶度的薄膜。這種薄膜先在低溫下進(jìn)行拉伸形成微缺陷，然后高溫下使缺陷拉開，形成微孔。目前中國三分之一以上產(chǎn)能使用干法雙拉工藝，產(chǎn)品在中低端市場(chǎng)占據(jù)較大比例。

　　濕法生產(chǎn)工藝，又稱相分離法或熱致相分離法，濕法工藝將液態(tài)烴或一些小分子物質(zhì)與聚烯烴樹脂混合，加熱熔融后，形成均勻的混合物，然后降溫進(jìn)行相分離，壓制得膜片，再將膜片加熱至接近熔點(diǎn)溫度，進(jìn)行雙向拉伸使分子鏈取向，最后保溫一定時(shí)間，用易揮發(fā)物質(zhì)洗脫殘留的溶劑，可制備出相互貫通的微孔膜材料。

　　濕法生產(chǎn)工藝，不僅可制備出相互貫通的微孔膜材料，而且生產(chǎn)出來的鋰電池隔膜具有較高的縱向和橫向強(qiáng)度。目前，濕法生產(chǎn)工藝主要用于生產(chǎn)單層的鋰電池隔膜。

　　鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝原理

　　1、干法—先對(duì)聚烯烴樹脂進(jìn)行熔融、擠壓和吹制操作，形成結(jié)晶性高分子薄膜，然后進(jìn)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(cè)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(diǎn)的小分子化學(xué)物稀釋劑(比如石蠟油)進(jìn)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。

　　鋰電池隔膜濕法工藝的主要特點(diǎn)是成本高、投資大，對(duì)設(shè)備要求高，建設(shè)投產(chǎn)周期長，并且在生產(chǎn)過程中對(duì)能源消耗較大，且會(huì)使用有機(jī)溶劑。但是濕法工藝可以較好的控制孔徑大小、分布和孔隙率，所以一般用于制造高端薄膜。

　　干法工藝的原材料一般是PP，而濕法工藝的原材料一般則是PE。一般來說，PP的熔融溫度在170℃左右，PE的熔融溫度在140℃左右。因此濕法工藝生產(chǎn)的隔膜雖然厚度較薄，但是較低的熔融溫度使得隔膜在高溫下容易收縮，從而造成電池短路，電池的安全得不到保證。在隔膜表面涂覆一層無機(jī)納米顆粒或者耐高溫的有機(jī)化學(xué)物可以提高隔膜的高溫安全性能，能夠很好的彌補(bǔ)濕法工藝的這個(gè)缺陷。

　　鋰電池隔膜干法單拉工藝流程

　　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)。

　　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。

　　熱處理：將基膜經(jīng)熱處理后得到硬彈性薄膜。

　　拉伸：將硬彈性薄膜進(jìn)行冷拉伸和熱拉伸后形成納米微孔膜。

　　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。

　　濕法異步拉伸工藝流程

　　投料：將PE、成孔劑等原料按照配方進(jìn)行預(yù)處理輸送至擠出系統(tǒng)。

　　流延：將預(yù)處理的原料在雙螺桿擠出系統(tǒng)中經(jīng)熔融塑化后從模頭擠出熔體，熔體經(jīng)流延后形成含成孔劑的流延厚片。

　　縱向拉伸：將流延厚片進(jìn)行縱向拉伸。

　　橫向拉伸：將經(jīng)縱向拉伸后的流延厚片橫向拉伸，得到含成孔劑的基膜。

　　萃取：將基膜經(jīng)溶劑萃取后形成不含成孔劑的基膜。

　　定型：將不含成孔劑的基膜經(jīng)干燥、定型得到納米微孔膜。

　　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。

　　隔膜產(chǎn)品的性能受基體材料和制作工藝共同影響。隔膜的穩(wěn)定性、一致性、安全性對(duì)于鋰電池的放電倍率、能量密度、循環(huán)壽命、安全性有著決定性影響。。從產(chǎn)品力的角度來說濕法隔膜綜合性能強(qiáng)于干法隔膜。