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鋰電隔膜產(chǎn)業(yè)工藝技術(shù)以及發(fā)展趨勢(shì)
鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:789次 | 2020年12月03日
1、濕法技術(shù)
鋰電隔膜濕法技術(shù)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(chēng)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。
有關(guān)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。假如從生產(chǎn)效率、鋰離子電池工藝適應(yīng)性等方面比較,暫無(wú)法給出優(yōu)劣的判斷。不同的只是不同公司設(shè)備水平的差異和工藝成熟度的差異。從用戶(hù)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)重要用于聚丙烯(PP)隔膜的制造。干法技術(shù)重要包括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)目前重要用于聚酯(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,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?xún)?yōu)勢(shì)明顯。同時(shí),由于其三維孔結(jié)構(gòu),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(guó)內(nèi)外公司在無(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(dòng)力鋰電池的發(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(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。
鋰電隔膜重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離子電池研究開(kāi)發(fā)初期便得到廣泛應(yīng)用,并成為鋰電隔膜的主流方向。