鋰電隔膜產(chǎn)業(yè)工藝技術(shù)有哪些

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-07-02 09:46  瀏覽量：次

　　鋰電隔膜產(chǎn)業(yè)工藝技術(shù)有哪些？鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝復(fù)雜、技術(shù)壁壘高。鋰電池隔膜鋰電池中關(guān)鍵的內(nèi)層組件。電池的容量、循環(huán)性能和充放電電流密度等關(guān)鍵性能都與隔膜有著直接的關(guān)系，隔膜性能的改善對(duì)提高鋰電池的綜合性能起著重要作用。

　　鋰電隔膜產(chǎn)業(yè)工藝技術(shù)有哪些？

　　目前產(chǎn)業(yè)化的鋰電隔膜制造技術(shù)主要有4種：濕法、干法、半干法和無(wú)紡布法。其中濕法和干法還有進(jìn)一步的分類。

　　1、濕法技術(shù)

　　鋰電隔膜濕法技術(shù)主要用于聚乙烯(PE)隔膜的制造。由于工藝中需要使用石蠟油與PE混合占位造孔，在拉伸工藝后需要用溶劑萃取移除，所以該工藝稱為濕法。濕法技術(shù)涉及在2個(gè)方向上對(duì)薄膜的拉伸，因此又分為同步拉伸和分步拉伸。

　　關(guān)于同步拉伸和分步拉伸哪個(gè)更先進(jìn)的爭(zhēng)論一直存在。爭(zhēng)議體現(xiàn)在產(chǎn)品品質(zhì)、效率、工藝適應(yīng)性等方面。從產(chǎn)品的微觀形態(tài)比較，用同步拉伸工藝制造的隔膜孔隙率更高、孔隙分布更均勻，厚薄均勻性較好;

　　同時(shí)，同步拉伸的產(chǎn)品強(qiáng)度均勻，良率較高，理論上其綜合性能較好。如果從生產(chǎn)效率、鋰電池工藝適應(yīng)性等方面比較，暫無(wú)法給出優(yōu)劣的判斷。不同的只是不同企業(yè)設(shè)備水平的差異和工藝成熟度的差異。從用戶反饋上看，2種產(chǎn)品在使用中表現(xiàn)的差異并不明顯。

　　2、干法技術(shù)

　　干法技術(shù)主要用于聚丙烯(PP)隔膜的制造。干法技術(shù)主要包括3種工藝技術(shù)：吹膜+單向拉伸、鑄片+單向拉伸以及雙向拉伸。相對(duì)而言，干法技術(shù)比濕法技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備成本較低、生產(chǎn)效率較低。

　　3、半干法技術(shù)

　　半干法用于聚乙烯(PE)隔膜的制造，是近幾年新近推出的方法。它也要使用造孔劑占位，然后使用蒸發(fā)的方法移除。無(wú)紡布法(Non-Woven)目前主要用于聚酯(PET)無(wú)紡布和陶瓷顆粒復(fù)合隔膜的制造。無(wú)紡布中必然存在的大孔給復(fù)合隔膜帶來(lái)較高的短路風(fēng)險(xiǎn)。這一缺陷制約著無(wú)紡布隔膜的應(yīng)用，需要工藝技術(shù)突破性的提升。

　　4、無(wú)紡布法

　　無(wú)紡布隔膜基材通常選用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET，熔點(diǎn)高達(dá)225℃）和聚酰亞胺（PI，熔點(diǎn)超過(guò)500℃），耐熱性優(yōu)勢(shì)明顯。同時(shí)，由于其三維孔結(jié)構(gòu)，可有效避免因針刺造成的短路現(xiàn)象，并提高保液率。

　　目前國(guó)內(nèi)外企業(yè)在無(wú)紡布隔膜的研究應(yīng)用和性能優(yōu)化方面已經(jīng)取得了很多成果，但尚未有大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用于鋰離子電池的成功案例。

　　鋰電隔膜技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)

　　動(dòng)力電池的發(fā)展為隔膜的發(fā)展明確了方向并提出了具體的要求。動(dòng)力電池的發(fā)展就是3個(gè)內(nèi)容：提高能量密度、保證安全性、降低成本。單體比能量達(dá)到300Wh/kg以上、系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下。

　　相應(yīng)地，對(duì)鋰電隔膜提出的要求是2個(gè)方面：更高的安全性，更有利于電池發(fā)揮性能。從有利于鋰電池性能發(fā)揮方面考慮，需要進(jìn)一步優(yōu)化隔膜的結(jié)構(gòu)特性參數(shù)和一致性。比如厚度，孔隙率的合理取值，優(yōu)化的孔徑尺寸，優(yōu)化的孔徑分布等。另外，隔膜的一致性始終是規(guī)模化生產(chǎn)的核心問(wèn)題。

　　鋰電隔膜主要包括聚烯烴隔膜和無(wú)紡布隔膜。聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對(duì)廉價(jià)的特點(diǎn)，因此PE、PP等聚烯烴微孔膜在鋰電池研究開發(fā)初期便得到廣泛應(yīng)用，并成為鋰電隔膜的主流方向。