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鋰電隔膜產業(yè)工藝技術以及發(fā)展趨勢

鉅大LARGE  |  點擊量:788次  |  2020年12月03日  

1、濕法技術


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


有關同步拉伸和分步拉伸哪個更先進的爭論一直存在。爭議體現(xiàn)在產品品質、效率、工藝適應性等方面。從產品的微觀形態(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,同步拉伸的產品強度均勻,良率較高,理論上其綜合性能較好。假如從生產效率、鋰離子電池工藝適應性等方面比較,暫無法給出優(yōu)劣的判斷。不同的只是不同公司設備水平的差異和工藝成熟度的差異。從用戶反饋上看,2種產品在使用中表現(xiàn)的差異并不明顯。


2、干法技術


干法技術重要用于聚丙烯(PP)隔膜的制造。干法技術重要包括3種工藝技術:吹膜+單向拉伸、鑄片+單向拉伸以及雙向拉伸。相對而言,干法技術比濕法技術工藝簡單、設備成本較低、生產效率較低。


3、半干法技術


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。無紡布法(Non-Woven)目前重要用于聚酯(PET)無紡布和陶瓷顆粒復合隔膜的制造。無紡布中必然存在的大孔給復合隔膜帶來較高的短路風險。這一缺陷制約著無紡布隔膜的應用,要工藝技術突破性的提升。


4、無紡布法


無紡布隔膜基材通常選用聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET,熔點高達225℃)和聚酰亞胺(PI,熔點超過500℃),耐熱性優(yōu)勢明顯。同時,由于其三維孔結構,可有效防止因針刺造成的短路現(xiàn)象,并提高保液率。


目前國內外公司在無紡布隔膜的研究應用和性能優(yōu)化方面已經取得了很多成果,但尚未有大規(guī)模商業(yè)化應用于鋰離子電池的成功案例。


鋰電隔膜技術發(fā)展的趨勢


動力鋰電池的發(fā)展為隔膜的發(fā)展明確了方向并提出了具體的要求。動力鋰電池的發(fā)展就是3個內容:提高能量密度、保證安全性、降低成本。單體比能量達到300Wh/kg以上、系統(tǒng)比能量力爭達到260Wh/kg,成本降至1元/Wh以下。


相應地,對鋰電隔膜提出的要求是2個方面:更高的安全性,更加有利于電池發(fā)揮性能。從有利于鋰離子電池性能發(fā)揮方面考慮,要進一步優(yōu)化隔膜的結構特性參數和一致性。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)?;a的核心問題。


鋰電隔膜重要包括聚烯烴隔膜和無紡布隔膜。聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學性能、化學穩(wěn)定性和相對廉價的特點,因此PE、PP等聚烯烴微孔膜在鋰離子電池研究開發(fā)初期便得到廣泛應用,并成為鋰電隔膜的主流方向。


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