高性能鋰離子電池隔膜生產(chǎn)工藝復雜

來源：存能電氣  日期：2019-07-31 09:08  瀏覽量：次

　　高性能鋰離子電池隔膜生產(chǎn)工藝復雜。在我們的生活中,很多的時候,都會用到高性能鋰離子電池,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、安全性對于鋰離子電池的放電倍率、能量密度、循環(huán)壽命、安全性有著決定性影響。

　　高性能鋰離子電池隔膜生產(chǎn)工藝復雜

　　鋰離子電池是現(xiàn)代高性能電池的代表，由正極材料、負極材料、隔膜、電解液四個主要部分組成。其中，隔膜是一種具有微孔結(jié)構的薄膜，是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中最具技術壁壘的關鍵內(nèi)層組件，在鋰電池中起到如下兩個主要作用：隔開鋰電池的正、負極，防止正、負極接觸形成短路;薄膜中的微孔能夠讓鋰離子通過，形成充放電回路。

　　高性能鋰電池需要隔膜具有厚度均勻性以及優(yōu)良的力學性能(包括拉伸強度和抗穿刺強度)、透氣性能、理化性能(包括潤濕性、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、安全性)。據(jù)了解，隔膜的優(yōu)異與否直接影響鋰電池的容量、循環(huán)能力以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。

　　鋰電池隔膜具有的諸多特性以及其性能指標的難以兼顧決定了其生產(chǎn)工藝技術壁壘高、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、成套設備自主設計等諸多工藝。其中，微孔制備技術是鋰電池隔膜制備工藝的核心，根據(jù)微孔成孔機理的區(qū)別可以將隔膜工藝分為干法與濕法兩種。

　　鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝原理

　　鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝主要分為干法和濕法，其中干、濕法工藝的主要步驟和原理為：

　　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，然后在高溫中拉伸，測試結(jié)晶截面分離，形成多孔結(jié)構電池隔膜。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。

　　濕法工藝的主要特點是成本高、投資大，對設備要求高，建設投產(chǎn)周期長，并且在生產(chǎn)過程中對能源消耗較大，且會使用有機溶劑。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。

　　鋰離子電池因其高能量密度被認為是最具有前景的儲能方式之一，已經(jīng)在電動汽車領域展開了商業(yè)化應用，繼續(xù)提高鋰離子電池的能量密度依然是研究者的不懈追求。目前，鋰離子電池的容量主要由正極材料的容量決定，尋找具有高放電容量和穩(wěn)定性的正極材料是提升鋰離子電池能量密度的關鍵。

　　在鋰電池的結(jié)構中，電池隔膜是關鍵的內(nèi)層組件之一，也是技術壁壘高的一種高附加值材料，約占鋰電池成本的20%-30%。隔膜的好壞決定了電池的界面結(jié)構、內(nèi)阻等，直接影響電池容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。