根據(jù)物理、化學(xué)特性的差異,鋰電池隔膜可以分為:織造膜、非織造膜(無(wú)紡布)、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類(lèi)。雖然類(lèi)型繁多,至今商品化
鋰電池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。
4.鋰離子電池隔膜工藝
目前,鋰離子電池隔膜制備方法主要有濕法和干法。
濕法又稱(chēng)相分離法或熱致相分離法,將液態(tài)烴或小分子物質(zhì)與聚烯烴樹(shù)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,制備出相互貫通的微孔膜。
干法是將聚烯烴樹(shù)脂熔融、擠壓、吹膜制成結(jié)晶性聚合物薄膜,經(jīng)過(guò)結(jié)晶化處理、退火后,得到高度取向的多層結(jié)構(gòu),在高溫下進(jìn)一步拉伸,將結(jié)晶面進(jìn)行剝離,形成多孔結(jié)構(gòu),可以增加薄膜的孔徑。
濕法和干法各有優(yōu)缺點(diǎn),其中,濕法工藝薄膜孔徑小而且均勻,薄膜更薄,但是投資大,工藝復(fù)雜,環(huán)境污染大;而干法工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,附加值高,環(huán)境友好,但孔徑和孔隙率難以控制,產(chǎn)品難以做薄。
5.兩種鋰離子電池隔膜工藝核心技術(shù)
對(duì)于濕法工藝來(lái)說(shuō),樹(shù)脂與添加劑的擠出混合過(guò)程以及拉伸過(guò)程是該工藝的兩大核心問(wèn)題。擠出過(guò)程要求物料混合效果好、塑化能力強(qiáng)、擠出過(guò)程穩(wěn)定,拉伸過(guò)程決定了分子鏈的取向以及制孔劑分布是否均勻。對(duì)于干法工藝來(lái)說(shuō),除了擠出混合過(guò)程外,熔融牽伸比以及熱處理都是核心過(guò)程。
目前,全球制造隔膜的廠家以濕法為主,濕法隔膜的價(jià)格較貴,未來(lái)濕法隔膜在動(dòng)力電池中仍將走高端的市場(chǎng)路線,而中低端動(dòng)力電池仍將以干法為主。
6.全球鋰離子電池隔膜企業(yè)
全球范圍內(nèi)的鋰離子電池隔膜的市場(chǎng)需求量呈逐年遞增的趨勢(shì),隔膜出貨量從2009年的2.4億平米增至2014年的11.85億平米。日本旭化成、日本東燃化學(xué)以及美國(guó)Celgard(Celgard于2015年2月被濕法技術(shù)代表公司旭化成收購(gòu),干法生產(chǎn)線停產(chǎn)并新建立濕法生產(chǎn)線)是隔膜三巨頭,占據(jù)的全球市場(chǎng)份額曾高達(dá)77%。但隨著韓國(guó)和中國(guó)企業(yè)的崛起,三巨頭的份額在快速下滑,2014年占比56%左右。
7.我國(guó)鋰離子電池隔膜差距
鋰電池隔膜是四大材料中技術(shù)壁壘最高的部分,其成本占比僅次于正極材料,約為10%~14%,在一些高端電池中,隔膜成本占比甚至達(dá)到20%。
我國(guó)鋰離子電池隔膜在干法工藝上已經(jīng)取得重大突破,目前已經(jīng)具備國(guó)際一流的制造水平。但在濕法隔膜領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)隔膜企業(yè)受限于工藝、技術(shù)等多方面因素,產(chǎn)品水平還較低,生產(chǎn)設(shè)備主要依賴(lài)進(jìn)口。我國(guó)的隔膜產(chǎn)品在厚度、強(qiáng)度、孔隙率一致性方面與國(guó)外產(chǎn)品有較大差距,產(chǎn)品批次一致性也有待提高。