鋰離子電池隔膜制造工藝
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-28 08:40
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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(xué)性能（包括拉伸強(qiáng)度和抗穿刺強(qiáng)度）、透氣性能、理化性能（包括潤(rùn)濕性、化學(xué)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(duì)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(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(jì)等諸多工藝。其中，微孔制備技術(shù)是鋰電池隔膜制備工藝的核心，根據(jù)微孔成孔機(jī)理的區(qū)別可以將隔膜工藝分為干法與濕法兩種。
干法隔膜工藝
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(shí)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。目前干法工藝主要包括干法單向拉伸和雙向拉伸兩種工藝。
干法單拉
干法單拉是使用流動(dòng)性好、分子量低的聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）聚合物，利用硬彈性纖維的制造原理，先制備出高取向度、低結(jié)晶的聚烯烴鑄片，低溫拉伸形成銀紋等微缺陷后，采用高溫退火使缺陷拉開，進(jìn)而獲得孔徑均一、單軸取向的微孔薄膜。
為了滿足以上的條件，任何一種化學(xué)電源均由以下四部分組成
1、電極電池的核心部分，它是由活性物質(zhì)和導(dǎo)電骨架所組成?；钚晕镔|(zhì)是指正、負(fù)極中參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，是化學(xué)電源產(chǎn)生電能的源泉，是決定化學(xué)電源基本特性的重要部分。
對(duì)活性物質(zhì)的要求是：
1） 組成電池的電動(dòng)勢(shì)高；
2） 電化學(xué)活性高，即自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)的能力強(qiáng)；
3） 重量比容量和體積比容量大；
4） 在電解液中的化學(xué)穩(wěn)定性高；
5） 具有高的電子導(dǎo)電性；
6） 資源豐富，價(jià)格便宜。
2、電解質(zhì)電池的主要組成之一，在電池內(nèi)部擔(dān)負(fù)著傳遞正負(fù)極之間電荷的作用，所以勢(shì)一些具有高離子導(dǎo)電性的物質(zhì)。
對(duì)電解質(zhì)的要求是：
1） 穩(wěn)定性強(qiáng)，因?yàn)殡娊赓|(zhì)長(zhǎng)期保存在電池內(nèi)部，所以必須具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，使儲(chǔ)藏期間電解質(zhì)與活性物質(zhì)界面的電化學(xué)反應(yīng)速率小，從而使電池的自放電容量損失減?。?/div>
2） 比電導(dǎo)高，溶液的歐姆壓降小，使電池的放電特性得以改善。對(duì)于固體電解質(zhì)，則要求它只具有離子導(dǎo)電性，而不具有電子導(dǎo)電性。
3、隔膜也叫隔離物。置于電池兩極之間。隔膜的形狀有薄膜、板材、棒材等。其作用是防止正負(fù)極活性物質(zhì)直接接觸，造成電池內(nèi)部短路。
對(duì)于隔膜的要求是：
1） 在電解液中具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和一定的機(jī)械強(qiáng)度，并能承受電極活性物質(zhì)的氧化還原作用；
2） 離子通過隔膜的能力要大，也就是說隔膜對(duì)電解質(zhì)離子運(yùn)動(dòng)的阻力要小。這樣，電池內(nèi)阻就相應(yīng)減小，電池在大電流放電時(shí)的能量損耗減?。?/div>
3） 應(yīng)是電子的良好絕緣體，并能阻擋從電極上脫落活性物質(zhì)微粒和枝晶的生長(zhǎng)；
4） 材料來源豐富，價(jià)格低廉。常用的隔膜材料有棉紙、微孔橡膠、微孔塑料、玻璃纖維、水化纖維素、接枝膜、尼龍、石棉等。可根據(jù)化學(xué)電源不同系列的要求而選。
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