鐵鋰電池隔膜生產工藝,鋰電池隔膜生產工藝原理

來源：存能電氣  日期：2019-04-28 11:04  瀏覽量：次

　　鐵鋰電池隔膜生產工藝，鋰電池隔膜生產工藝原理。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，鋰電池隔膜的生產工藝分為干法生產工藝和濕法生產工藝兩大類，干法生產工藝又細分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。

　　鐵鋰電池隔膜生產工藝

　　鐵鋰電池隔膜的生產工藝，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，對其生產工藝提出了特殊的要求，而生產工藝包括原材料配方和快速配方調整、微孔制備技術、成套設備自主設計等工藝。

　　干法單向拉伸工藝是通過生產硬彈性纖維的方法，制備出低結晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，在高溫退火過程中，獲得高結晶度的薄膜。這種薄膜先在低溫下進行拉伸形成微缺陷，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能使用干法雙拉工藝，產品在中低端市場占據較大比例。

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

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

　　鋰電池隔膜生產工藝原理

　　1、干法—先對聚烯烴樹脂進行熔融、擠壓和吹制操作，形成結晶性高分子薄膜，然后進行結晶化熱處理和退火操作，獲得高度取向的薄膜結構，然后在高溫中拉伸，測試結晶截面分離，形成多孔結構電池隔膜。干法工藝中還可以分為單向拉伸和雙向拉伸。

　　2、濕法—傳統濕法制備以相轉化法為主，近年以TIPS熱致相分離法為主。原理為將結晶性聚合物、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，形成熱塑性與結晶性聚合物的多孔隔膜。

　　鋰電池隔膜濕法工藝的主要特點是成本高、投資大，對設備要求高，建設投產周期長，并且在生產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。

　　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納米顆粒或者耐高溫的有機化學物可以提高隔膜的高溫安全性能，能夠很好的彌補濕法工藝的這個缺陷。

　　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處理后，輸送至擠出系統。

　　流延：將預處理的原料在擠出系統中，經熔融塑化后從模頭擠出熔體，熔體經流延后形成特定結晶結構的基膜。

　　熱處理：將基膜經熱處理后得到硬彈性薄膜。

　　拉伸：將硬彈性薄膜進行冷拉伸和熱拉伸后形成納米微孔膜。

　　分切：將納米微孔膜根據客戶的規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行預處理輸送至擠出系統。

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

　　縱向拉伸：將流延厚片進行縱向拉伸。

　　橫向拉伸：將經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干燥、定型得到納米微孔膜。

　　分切：將納米微孔膜根據客戶的規格要求裁切為成品膜。

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