高性能鋰離子電池隔膜生產(chǎn)工藝復(fù)雜

來源：存能電氣  日期：2019-07-31 09:08  瀏覽量：次

　　高性能鋰離子電池隔膜生產(chǎn)工藝復(fù)雜。在我們的生活中,很多的時(shí)候,都會(huì)用到高性能鋰離子電池,隔膜產(chǎn)品的性能受基體材料和制作工藝共同影響。隔膜的穩(wěn)定性、一致性、安全性對(duì)于鋰離子電池的放電倍率、能量密度、循環(huán)壽命、安全性有著決定性影響。

　　高性能鋰離子電池隔膜生產(chǎn)工藝復(fù)雜

　　鋰離子電池是現(xiàn)代高性能電池的代表，由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液四個(gè)主要部分組成。其中，隔膜是一種具有微孔結(jié)構(gòu)的薄膜，是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中最具技術(shù)壁壘的關(guān)鍵內(nèi)層組件，在鋰電池中起到如下兩個(gè)主要作用：隔開鋰電池的正、負(fù)極，防止正、負(fù)極接觸形成短路;薄膜中的微孔能夠讓鋰離子通過，形成充放電回路。

　　高性能鋰電池需要隔膜具有厚度均勻性以及優(yōu)良的力學(xué)性能(包括拉伸強(qiáng)度和抗穿刺強(qiáng)度)、透氣性能、理化性能(包括潤(rùn)濕性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、安全性)。據(jù)了解，隔膜的優(yōu)異與否直接影響鋰電池的容量、循環(huán)能力以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。

　　鋰電池隔膜具有的諸多特性以及其性能指標(biāo)的難以兼顧決定了其生產(chǎn)工藝技術(shù)壁壘高、研發(fā)難度大。隔膜生產(chǎn)工藝包括原材料配方和快速配方調(diào)整、微孔制備技術(shù)、成套設(shè)備自主設(shè)計(jì)等諸多工藝。其中，微孔制備技術(shù)是鋰電池隔膜制備工藝的核心，根據(jù)微孔成孔機(jī)理的區(qū)別可以將隔膜工藝分為干法與濕法兩種。

　　鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝原理

　　鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝主要分為干法和濕法，其中干、濕法工藝的主要步驟和原理為：

　　1、干法——先對(duì)聚烯烴樹脂進(jìn)行熔融、擠壓和吹制操作，形成結(jié)晶性高分子薄膜，然后進(jìn)行結(jié)晶化熱處理和退火操作，獲得高度取向的薄膜結(jié)構(gòu)，然后在高溫中拉伸，測(cè)試結(jié)晶截面分離，形成多孔結(jié)構(gòu)電池隔膜。干法工藝中還可以分為單向拉伸和雙向拉伸。

　　2、濕法——傳統(tǒng)濕法制備以相轉(zhuǎn)化法為主，近年以TIPS熱致相分離法為主。原理為將結(jié)晶性聚合物、熱塑性聚合物以及具有高沸點(diǎn)的小分子化學(xué)物稀釋劑(比如石蠟油)進(jìn)行混合，在高溫下形成均相溶液，然后降低溶液溫度，使混合物發(fā)生固液相分離或者液液分離，將小分子化學(xué)物稀釋劑萃取脫除后，形成熱塑性與結(jié)晶性聚合物的多孔隔膜。

　　濕法工藝的主要特點(diǎn)是成本高、投資大，對(duì)設(shè)備要求高，建設(shè)投產(chǎn)周期長(zhǎng)，并且在生產(chǎn)過程中對(duì)能源消耗較大，且會(huì)使用有機(jī)溶劑。但是濕法工藝可以較好的控制孔徑大小、分布和孔隙率，所以一般用于制造高端薄膜。

　　鋰離子電池因其高能量密度被認(rèn)為是最具有前景的儲(chǔ)能方式之一，已經(jīng)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域展開了商業(yè)化應(yīng)用，繼續(xù)提高鋰離子電池的能量密度依然是研究者的不懈追求。目前，鋰離子電池的容量主要由正極材料的容量決定，尋找具有高放電容量和穩(wěn)定性的正極材料是提升鋰離子電池能量密度的關(guān)鍵。

　　在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，電池隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一，也是技術(shù)壁壘高的一種高附加值材料，約占鋰電池成本的20%-30%。隔膜的好壞決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。