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鐵鋰離子電池隔膜干法和濕法生產(chǎn)工藝的比較
鐵鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝包括:原材料配方、成套設(shè)備自主設(shè)計(jì)、微孔制備技術(shù)等。其中,鋰離子電池隔膜制備工藝的核心是微孔制備技術(shù),根據(jù)微孔成孔機(jī)理的差別,可以將隔膜生產(chǎn)工藝分為干法與濕法兩種。
1、鐵鋰離子電池隔膜干法生產(chǎn)工藝
鐵鋰離子電池隔膜干法可細(xì)分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。干法單向拉伸工藝是通過生產(chǎn)硬彈性纖維的方法,制備出低結(jié)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(jié)晶度的薄膜。這種薄膜先在低溫下進(jìn)行拉伸形成微缺陷,然后高溫下使缺陷拉開,形成微孔。
干法雙向拉伸工藝是我國科學(xué)院化學(xué)研究所在20世紀(jì)90年代初開發(fā)出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝。干法雙向拉伸工藝,通過在聚丙烯中加入具有成核用途的β晶型改進(jìn)劑,利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異,在拉伸過程中,使聚丙烯從晶型轉(zhuǎn)變形成微孔。
2、濕法生產(chǎn)工藝
又稱相分離法或熱致相分離法,濕法工藝將液態(tài)烴或一些小分子物質(zhì)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(jìn)行相分離,壓制得膜片,再將膜片加熱至接近熔點(diǎn)溫度,進(jìn)行雙向拉伸使分子鏈取向,最后保溫一按時(shí)間,用易揮發(fā)物質(zhì)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(chǎn)工藝,不僅可制備出相互貫通的微孔膜材料,而且生產(chǎn)出來的鐵鋰離子電池隔膜具有較高的縱向和橫向強(qiáng)度。目前,濕法生產(chǎn)工藝重要用于生產(chǎn)單層的鋰離子電池隔膜。
從理論上分析,干法雙向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜經(jīng)過雙向拉伸,在縱向拉伸強(qiáng)度相差不大的情況下,橫向拉伸強(qiáng)度要明顯高于干法單向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜。在物理性能和機(jī)械性能方面,干法單向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜更具有優(yōu)勢。然而,采用濕法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出來的鐵鋰離子電池隔膜具有較高的孔隙率和良好的透氣性,可以滿足動(dòng)力鋰電池的大電流充放的要求。
相反,由于濕法生產(chǎn)工藝采用聚乙烯基材,聚乙烯基材的熔點(diǎn)只有140℃,所以,與采用干法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的鐵鋰離子電池隔膜相比,采用濕法生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的鋰離子電池隔膜的熱穩(wěn)定性較差。
干法單向拉伸工藝其優(yōu)點(diǎn)是工藝相對簡單,附加值高,無環(huán)境污染。但低溫拉伸時(shí)容易導(dǎo)致隔膜穿孔,產(chǎn)品不能做到很薄。
濕法工藝制得微孔尺寸小且均勻但不環(huán)保。濕法工藝制模過程容易調(diào)控,制得的隔膜雙向拉伸強(qiáng)度高,穿刺強(qiáng)度大,正常的工藝流程不會(huì)造成穿孔,微孔尺寸比較小且分布均勻。該產(chǎn)品可以做到很薄,力學(xué)性能和產(chǎn)品均一性更好,適合做高容量電池,重要應(yīng)用在高端手機(jī)、筆記本電腦、3C電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。