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鐵鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝,鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝原理

來源:存能電氣  日期:2019-04-28 11:04  瀏覽量:

  鐵鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝,鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝原理。作為鋰電池四大核心材料之一,隔膜是決定鋰電池性能、安全性和成本的重要部分,鋰電池隔膜的生產(chǎn)工藝分為干法生產(chǎn)工藝和濕法生產(chǎn)工藝兩大類,干法生產(chǎn)工藝又細分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。

  鐵鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝

  鐵鋰電池隔膜的生產(chǎn)工藝,主要分為干法拉伸與濕法拉伸。鋰電池隔膜需要具備的諸多特性,對其生產(chǎn)工藝提出了特殊的要求,而生產(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)計等工藝。

  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行拉伸形成微缺陷,然后高溫下使缺陷拉開,形成微孔。目前中國三分之一以上產(chǎn)能使用干法雙拉工藝,產(chǎn)品在中低端市場占據(jù)較大比例。

  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,然后降溫進行相分離,壓制得膜片,再將膜片加熱至接近熔點溫度,進行雙向拉伸使分子鏈取向,最后保溫一定時間,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)出來的鋰電池隔膜具有較高的縱向和橫向強度。目前,濕法生產(chǎn)工藝主要用于生產(chǎn)單層的鋰電池隔膜。

鋰電池隔膜.jpg

  鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝原理

  1、干法—先對聚烯烴樹脂進行熔融、擠壓和吹制操作,形成結(jié)晶性高分子薄膜,然后進行結(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的小分子化學(xué)物稀釋劑(比如石蠟油)進行混合,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。

  鋰電池隔膜濕法工藝的主要特點是成本高、投資大,對設(shè)備要求高,建設(shè)投產(chǎn)周期長,并且在生產(chǎn)過程中對能源消耗較大,且會使用有機溶劑。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。

  干法工藝的原材料一般是PP,而濕法工藝的原材料一般則是PE。一般來說,PP的熔融溫度在170℃左右,PE的熔融溫度在140℃左右。因此濕法工藝生產(chǎn)的隔膜雖然厚度較薄,但是較低的熔融溫度使得隔膜在高溫下容易收縮,從而造成電池短路,電池的安全得不到保證。在隔膜表面涂覆一層無機納米顆粒或者耐高溫的有機化學(xué)物可以提高隔膜的高溫安全性能,能夠很好的彌補濕法工藝的這個缺陷。

  鋰電池隔膜干法單拉工藝流程

  投料:將PE或PP及添加劑等原料按照配方預(yù)處理后,輸送至擠出系統(tǒng)。

  流延:將預(yù)處理的原料在擠出系統(tǒng)中,經(jīng)熔融塑化后從模頭擠出熔體,熔體經(jīng)流延后形成特定結(jié)晶結(jié)構(gòu)的基膜。

  熱處理:將基膜經(jīng)熱處理后得到硬彈性薄膜。

  拉伸:將硬彈性薄膜進行冷拉伸和熱拉伸后形成納米微孔膜。

  分切:將納米微孔膜根據(jù)客戶的規(guī)格要求裁切為成品膜。

  濕法異步拉伸工藝流程

  投料:將PE、成孔劑等原料按照配方進行預(yù)處理輸送至擠出系統(tǒng)。

  流延:將預(yù)處理的原料在雙螺桿擠出系統(tǒng)中經(jīng)熔融塑化后從模頭擠出熔體,熔體經(jīng)流延后形成含成孔劑的流延厚片。

  縱向拉伸:將流延厚片進行縱向拉伸。

  橫向拉伸:將經(jīng)縱向拉伸后的流延厚片橫向拉伸,得到含成孔劑的基膜。

  萃取:將基膜經(jīng)溶劑萃取后形成不含成孔劑的基膜。

  定型:將不含成孔劑的基膜經(jīng)干燥、定型得到納米微孔膜。

  分切:將納米微孔膜根據(jù)客戶的規(guī)格要求裁切為成品膜。

  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、安全性對于鋰電池的放電倍率、能量密度、循環(huán)壽命、安全性有著決定性影響。。從產(chǎn)品力的角度來說濕法隔膜綜合性能強于干法隔膜。

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