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鋰離子電池隔膜制造工藝的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?

聚烯烴是鋰離子電池隔膜的基本材料。聚烯烴具有優(yōu)異的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和較低的成本。隔膜基體材料重要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加劑。膜片中的基體材料直接關(guān)系到膜片的力學(xué)性能和電解液的潤(rùn)濕程度。雖然近年來(lái)有研究用聚偏氟乙烯(PVDF)、纖維素復(fù)合膜等材料制備鋰離子電池膜，但目前商用電池膜材料仍重要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。

鋰離子電池分離器制造技術(shù)

鋰離子電池膜穿孔的工程技術(shù)重要包括濕法工藝和干法工藝，干法工藝包括單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。

1.濕法生產(chǎn)鋰離子電池隔膜

濕法又稱相分離法或熱誘導(dǎo)相分離法。在聚烯烴中加入高沸點(diǎn)的小分子作為導(dǎo)孔劑，加熱后熔合成均勻體系，再在較低的溫度下進(jìn)行相分離。在拉伸后，用有機(jī)溶劑提取小分子，可以得到互穿微孔膜材料。

采用這種方法的代表性公司有朝日化工、東郊燃?xì)?、恩泰克等。目前重要用于單層PE隔膜。

雖然孔隙度和滲透率可以控制在很大的范圍內(nèi)，但濕法工藝要大量的有機(jī)溶劑。一方面要考慮溶劑的回收利用，新增了工藝的復(fù)雜性和成本，另一方面也污染了環(huán)境。

2.干式雙向拉伸工藝用于鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)

干式雙軸拉拔工藝是我國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所九十年代初開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝。通過(guò)加入聚丙烯而成核

采用結(jié)晶型改進(jìn)劑，利用聚丙烯在拉拔過(guò)程中不同相態(tài)之間的密度差來(lái)改變結(jié)晶型，形成微孔。

3.用于生產(chǎn)鋰離子電池隔膜的單向干拔工藝

采用單向干拔工藝，通過(guò)生產(chǎn)硬彈性纖維生產(chǎn)結(jié)晶度低的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，通過(guò)高溫退火得到結(jié)晶度高的聚丙烯或聚乙烯薄膜。薄膜在低溫下拉伸形成微缺陷，然后在高溫下拉開(kāi)形成微孔。

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，這一過(guò)程在美國(guó)和日本已經(jīng)非常成熟。目前美國(guó)Celgard公司和日本UBE公司采用此工藝生產(chǎn)單層PP、PE和三層PP/PE/PP復(fù)合膜。由于國(guó)外專利保護(hù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的限制，我國(guó)單向拉伸法制膜的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展緩慢。

該方法制備的隔膜為長(zhǎng)而扁平的微孔結(jié)構(gòu)，由于只在一個(gè)方向拉伸，橫向強(qiáng)度較差，而在另一個(gè)方向不拉伸，幾乎沒(méi)有橫向熱收縮。

從干法和濕法兩種方法來(lái)看，干式雙軸拉伸法制備的膜在物理性能和機(jī)械性能上都更加有優(yōu)勢(shì)，可以滿足大功率電池大電流充放電的要求。因此，采用干式雙軸拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜更適用于電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰電池。

復(fù)合膜

隔膜有兩層(PP/PE)和三層(PP/PE/PP)。當(dāng)三層膜的溫度升高時(shí)，中間的PE在130度時(shí)熔化并收縮，導(dǎo)致熱封。但是因?yàn)橥饷鍼P的熔點(diǎn)是160度，所以膜還是可以保持一定的安全性，所以三層膜也更適合動(dòng)力鋰電池。Celgard和UBE擁有技術(shù)和專利權(quán)。