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解析锂离子电池隔膜的生产过程

2022-12-08 来源:电子发烧友 浏览数:1

描述

上一篇主要介绍了锂离子电池电解液的相关制备方法,作为锂离子电池的另一大主要材料——隔膜,它承担着隔绝正负极防止电池短路、具有多孔性可通过锂离子形成离子通路的作用。本文就从锂离子电池隔膜的制备方法入手,带大家了解锂离子电池隔膜的生产过程。

1, 干法:

干法工艺是指将高分子聚合物以及添加剂混合均匀后熔融挤出,并在拉伸应力下形成晶体结构,热处理后获得薄膜,然后在一定温度下拉伸出狭缝状微孔,热定型后形成干法隔膜,目前主要的工艺包括干法单拉和干法双拉。

干法单拉:

电池隔膜

电池隔膜

生产工艺描述:

首先将聚合物及添加剂等原料配比预处理后输送到挤出系统,然后将预处理的原料在挤出系统中经熔融塑化后从模头挤出熔体,经流延后形成特定结晶结构的基膜;将基膜经热处理后得到硬弹性薄膜,再进行冷拉伸和热拉伸后形成纳米微孔膜,最后根据客户的需求裁切为成品膜,整个流程相对比较简单,成本也低一些。

干法双拉:

由于PP 的β晶型为六方晶系,单晶成核、晶片排列疏松,拥有沿径向生长成发散式束状的片晶结构的同时不具有完整的球晶结构,在热和应力作用下会转变为更加致密和稳定的α晶,在吸收大量冲击能后将会在材料内部产生孔洞。该工艺通过在PP 中加入具有成核作用的β晶型改性剂,利用PP 不同相态间密度的差异,在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔,其工艺流程和干法单拉大同小异,中间拉伸过程分为横向拉伸和纵向拉伸,性能会比单向拉伸隔膜好一些。

电池隔膜

电池隔膜

2,湿法:

利用热致相分离的原理,将增塑剂与聚烯烃树脂混合,利用熔融混合物降温过程中发生固-液相或液-液相分离的现象,压制膜片,加热至接近熔点温度后拉伸使分子链取向一致,保温一定时间后用易挥发溶剂将增塑剂从薄膜中萃取出来,进而制得的相互贯通的亚微米尺寸微孔膜材料。湿法工艺适合生产较薄的单层PE隔膜,是一种隔膜产品厚度均匀性更好、力学性能更好的制备工艺。根据拉伸时取向是否同时,湿法工艺也可以分为湿法双向异步拉伸工艺以及双向同步拉伸工艺两种。

电池隔膜

电池隔膜

湿法异步拉伸工艺流程为:投料、流延、纵向拉伸、横向拉伸、萃取、定型、分切。

电池隔膜

湿法同步拉伸技术工艺流程与异步拉伸技术基本相同,只是拉伸时可在横、纵两个方向同时取向,免除了单独进行纵向拉伸的过程,增强了隔膜厚度均匀性。

干法、湿法所制备的隔膜具有不同的特点,隔膜的过程检测方法和手段已经在之前的文章详细讲解过,这里不在详述,只对基本的性能进行比较。

电池隔膜

3,陶瓷隔膜:

随着锂离子电池能量密度的提升,对隔膜的要求也越来越高,陶瓷隔膜应运而生,在基膜的表面利用一系列的方法复合一层陶瓷层,可以提高隔膜的力学性能以及热收缩性能。

电池隔膜

陶瓷种类为氧化铝、勃姆石,涂覆方法主要是凹版涂布,另外还有喷涂、浸入、狭缝涂布等技术,涂覆的厚度也是越来越薄,根据电池种类的不同选择不同种类的陶瓷隔膜。需要说明的是,尽管最终陶瓷隔膜看起来是很简单的一款产品,但陶瓷的选择、粘结剂的选择、陶瓷浆料的加工、涂覆一致性等等都是一个需要积累的过程,也具有一定的技术含量,做好也并不容易。

4,无纺布隔膜:

一般采用静电纺丝法制作,原理为将高分子流体静电雾化,雾化分裂出的物质不是微小液滴,而是聚合物微小射流,可以运行相当长的距离,最终固化成纤维。

电池隔膜

电池隔膜

但其较高的成本以及目前电性能的不稳定还是限制了无纺布隔膜的应用,有待进一步开发和研究。

小结:

本文主要介绍了的锂离子电池隔膜在工业上的生产方法,随着动力电池能量密度的提升,隔膜也是越来越薄,性能的要求也是越开越高,这就倒逼隔膜企业不断的进行技术的创新,才能不被新能源行业淘汰, 相信随着科技的发展,越来越多的新型隔膜也将走进人们的视野。

 

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