高性能鋰離子電池隔膜生產(chǎn)工藝講解
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-25 17:33
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高性能鋰離子電池隔膜生產(chǎn)工藝復(fù)雜。在我們的生活中，很多時候，都會使用高性能的鋰離子電池，膜產(chǎn)品的性能受到基體材料和制造技術(shù)的影響。隔膜的穩(wěn)定性、一致性和安全性對鋰離子電池的放電速率、能量密度、循環(huán)壽命和安全性有決定性的影響。
鋰離子電池分離器。JPG
高性能鋰離子電池隔膜生產(chǎn)工藝復(fù)雜
鋰離子電池是現(xiàn)代高性能電池的代表，它由正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解質(zhì)四部分組成。其中隔膜是一種具有微孔結(jié)構(gòu)的薄膜，是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中最具技術(shù)壁壘的關(guān)鍵內(nèi)構(gòu)件。薄膜中的微孔允許鋰離子通過，形成一個充放電電路。
高性能鋰電池需要隔膜厚度均勻性、優(yōu)異的機(jī)械性能(包括抗拉強(qiáng)度和耐穿刺性)、透氣性、物理化學(xué)性能(包括潤濕性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、安全性)。據(jù)了解，隔膜的好壞直接影響到鋰電池的容量、循環(huán)容量和安全性能等特性，隔膜的優(yōu)異性能對提高電池的綜合性能具有重要作用。
鋰電池隔膜具有許多特性，其性能指標(biāo)難以考慮，這決定了其生產(chǎn)技術(shù)壁壘高，研發(fā)困難。隔膜生產(chǎn)工藝包括原料配方和快速配方調(diào)整、微孔制備工藝、成套設(shè)備自主設(shè)計等諸多工序。其中，微孔制備技術(shù)是鋰電池隔膜制備技術(shù)的核心。根據(jù)微孔形成機(jī)理的不同，膜技術(shù)可分為干法和濕法兩種。
鋰離子電池分離器的工藝原理
鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝主要分為干法工藝和濕法工藝。干法和濕法的主要步驟和原理如下:
1. 干燥法:首先將聚烯烴樹脂熔化、擠壓、吹制成結(jié)晶聚合物膜。然后，進(jìn)行結(jié)晶熱處理和退火操作以獲得高度定向的膜結(jié)構(gòu)。干燥過程也可分為單向拉伸和雙向拉伸。
2. 濕法——傳統(tǒng)濕法主要采用相位轉(zhuǎn)換法，而TIPS熱誘導(dǎo)相分離法是近年來主要采用的方法。結(jié)晶聚合物的原理,熱塑性聚合物和小分子化學(xué)物質(zhì)沸點(diǎn)高的稀釋劑混合物(如石蠟油),形成一個齊次解在高溫,然后降低溶液溫度、固液分離或液體的混合液體分離,提取小分子化學(xué)物質(zhì)的稀釋劑去除后,形成熱塑性和結(jié)晶聚合物多孔膜。
濕法工藝的主要特點(diǎn)是成本高、投資大、設(shè)備要求高、施工周期長、生產(chǎn)周期長，且在生產(chǎn)過程中能耗大，且使用有機(jī)溶劑。然而，濕法可以更好地控制孔徑、分布和孔隙率，因此通常用于制造高端薄膜。
鋰離子電池由于具有較高的能量密度，被認(rèn)為是最有前途的儲能方法之一。他們已經(jīng)在電動汽車領(lǐng)域商業(yè)化了。繼續(xù)提高鋰離子電池的能量密度仍是研究者們不懈的追求。目前，鋰離子電池的容量主要取決于陰極材料的容量。尋找高放電容量和穩(wěn)定性的陰極材料是提高鋰離子電池能量密度的關(guān)鍵。
在鋰電池結(jié)構(gòu)中，電池隔板是關(guān)鍵的內(nèi)部元件之一，是一種高附加值、高技術(shù)壁壘的材料，約占鋰電池成本的20%-30%。隔膜的質(zhì)量決定了電池的界面結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻，直接影響電池的容量、循環(huán)和安全性能。性能優(yōu)良的隔膜對提高電池的綜合性能起著重要的作用。
