锂电池隔膜加工机械
13328115976投资锂电池隔膜机械设备,锂电池隔膜生产技术现状与研究进展_
隔膜材料并同时提高隔膜的性能和安全性是高性能锂电池对隔膜的新要求。1. 锂电池隔膜现状, 目前市场化的锂离子电池隔膜主要有干法单向拉伸隔膜、干法双向拉伸隔膜、湿法隔膜和3层pp/pe/pp复合隔膜，这几种隔膜的主要区别在于微孔的成孔机理不同。2. 干法隔膜, 干法隔膜工艺是隔膜制备过程中最常采用的方法，该工艺是将高分子聚合物和添加剂原料混合形成均匀的熔体，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，然后片晶结构经过热处理得到硬弹性的聚合物膜，在一定的温度下拉伸形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜。目前主要包括干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺。 干法单向拉伸工艺使用流动性好、分子量低的聚乙烯或聚丙烯聚合物，采用类似生产弹性纤维的方法，先制备出低结晶度高取向的聚乙烯或聚丙烯铸片，在低温下进行拉伸形成银纹等微缺陷，再在高温下退火使缺陷拉开，获得高结晶度的取向微孔薄膜。
锂电池隔膜工艺选用聚乙烯或聚丙烯为原材料，成本相对较低；生产控制难度高，精度要求高；使用的设备复杂，投资较高；生产过程不使用溶剂，工艺环境友好无污染。利用该工艺生产的隔膜具有扁长的微孔结构；由于只进行纵向拉伸，横向受热过程中几乎没有热收缩；微孔尺寸分布均匀；微孔导通性好；能生产不同厚度的pp、pe隔膜，但孔径及孔隙率较难控制。缺点是该微孔膜生产过程中没有进行横向拉伸，使用时横向易开裂；批量生产的电池内部微短路机率相对较高；电池安全、可靠性高。 干法双向拉伸工艺是中科院化学研究所开发的具有自主知识产权的工艺。该工艺通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改性剂，利用聚丙烯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。
湿法隔膜工艺是利用热致相分离的原理，将增塑剂（高沸点的液态烃或一些低分子量的物质）与聚烯烃树脂混合，加热熔融形成均匀的混合物，然后降温发生固-液相或液-液相分离，压制成膜片，再将膜片加热至接近熔点温度，双向拉伸使分子链取向一致，保温一定时间用易挥发物质（例如二氯甲烷和三氯乙烯）将增塑剂从薄膜中萃取出来，从而制得相互贯通的亚微米尺寸的微孔膜材料，最后多孔薄膜通过一个溶剂萃取器来移除溶剂。采用此方法的公司有日本旭化成、东燃、日东、mitsuichemi-cals、韩国sk、美国entek、金辉高科等。 该工艺制模过程容易调控，制得的隔膜双向拉伸强度高，穿刺强度大，正常的工艺流程不会造成穿孔，微孔尺寸比较小且分布均匀，湿法双向拉伸隔膜,该产品可以做到很薄，力学性能和产品均一性更好，适合做高容量电池。
锂电池隔膜在高端笔记本电脑、3c电子产品等领域。该种隔膜的高孔隙率和透气率使电池具有更高的能量密度和更好的充放电性能，可以满足动力电池的大电流充放电，在动力电池市场主要被国内知名锂电池厂商采用。但湿法工艺需要大量的溶剂，与干法工艺相比设备复杂、投资较大、周期长、成本高、能耗大；因只能生产较薄的单层pe材质的膜，熔点只有130℃，热稳定性较差。 多层复合隔膜 ,多层复合隔膜技术的区别于其他电池隔膜供应商产品的专有技术，产品主要包括pp/pe两层复合隔膜和pp/pe/pp三层复合隔膜，这种独特的工艺使隔膜可以将聚乙烯（pe）柔软、韧性好、闭孔温度和熔断温度较低的特性和聚丙烯（pp）力学性能高、闭孔温度和熔断温度较高的特性整合到一张锂电池隔膜中，使得锂离子电池隔膜具有较低的闭孔温度和较高的熔断温度，增加了电池的安全性能；优异的耐酸、耐碱和耐大多数化学品的性能；一致的孔隙结构，具有高化学和热稳定性；横向（td）“零”收缩，减少内部短路，提高高温尺寸完整性；同时内层pe层提供高速关闭能力，外层pp层保证了优异的循环和涓流充电性能。多层复合隔膜的众多优点使其受到国内外广泛关注。
锂电池隔膜研究进展, 隔膜是技术壁垒较高和国产化率最低的产品。未来动力锂电池市场的发展对锂电池安全性提出了更高的要求，除了厚度、面密度、力学性能、微孔尺寸和分布均一性这些基本要求之外，对隔膜的耐高温热收缩性能要求更高，例如很多动力锂离子电池厂家要求隔膜具有150℃的高温热收缩性能，而常用的聚烯烃隔膜材料中，聚乙烯的熔点为130℃，超过熔点温度以后聚乙烯隔膜就会熔化、闭孔，不再具有隔膜的离子通透性能；而聚丙烯的熔点为163℃，当温度达到150℃时，隔膜将收缩30%以上，极易造成电池正负极片接触，发生短路，集聚上升的热量使电池出现起火现象，影响动力锂电池的安全性。因此各国研究机构针对现有隔膜性能的不足，积力于高性能动力锂离子电池隔膜的开发，研究的热点主要聚集在成本低、制作工艺简单、孔径尺寸适当、空隙率和力学性能高、耐高温和耐大电流充放电特性好、均一性和稳定性能满足要求的高性能动力锂电池隔膜，将对于提高电池性能和降低电池成本具有重要的实际意义。目前新型高性能锂电池隔膜技术的研究主要有以下几种： （1）纳米纤维涂覆隔膜 纳米纤维涂覆隔膜是在现有隔膜或无纺布表面进行改性，可大幅度提升隔膜的高温耐收缩性，进而提高隔膜的安全性。
新型隔膜对锂离子电池电极具有比普通电池隔膜更好的兼容性和粘结性，能大幅度提高电池的耐高温性能和安全性；对液体电解质的吸收性好，能减小电池内阻，增加电池的大倍率放电性能；延长电池循环寿命，使电池的输出能力提升20%，可有效延长电池使用寿命。特别适用于高端储能电池、汽车动力电池。 纳米陶瓷颗粒涂覆隔膜 在新型锂离子电池隔膜的研究中，在国外，德国德固赛公司开发的新型separion隔膜以无纺布为基体，表面涂覆一层al2o3、sio2或其他耐热性无机物陶瓷颗粒，经特殊工艺处理，和基体粘结紧密，将有机物的柔性和无机物良好的热稳定性结合在一起，主要作用是提高隔膜的耐高温和耐热收缩性能，从而提高电池的安全性能。日立麦克赛尔公司则将板状的无机微粒子涂覆在聚烯烃表面，该隔膜在180℃条件下，横向和纵向收缩都很小，仍然可以保持形状的完整性，防止内部短路的发生，提高电池的安全性能。在国内，陶瓷复合隔膜是典型代表，其陶瓷复合层一方面可以解决pp、pe隔膜热收缩导致的热失控从而造成电池燃烧的安全问题，另一方面，由于该陶瓷复合隔膜与电解液和正负极材料有良好的浸润和吸液保液的能力，大幅度提高了电池的使用寿命。
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隔膜材料并同时提高隔膜的性能和安全性是高性能锂电池对隔膜的新要求。1. 锂电池隔膜现状, 目前市场化的锂离子电池隔膜主要有干法单向拉伸隔膜、干法双向拉伸隔膜、湿法隔膜和3层pp/pe/pp复合隔膜，这几种隔膜的主要区别在于微孔的成孔机理不同。2. 干法隔膜, 干法隔膜工艺是隔膜制备过程中最常采用的方法，该工艺是将高分子聚合物和添加剂原料混合形成均匀的熔体，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，然后片晶结构经过热处理得到硬弹性的聚合物膜，在一定的温度下拉伸形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜。目前主要包括干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺。 干法单向拉伸工艺使用流动性好、分子量低的聚乙烯或聚丙烯聚合物，采用类似生产弹性纤维的方法，先制备出低结晶度高取向的聚乙烯或聚丙烯铸片，在低温下进行拉伸形成银纹等微缺陷，再在高温下退火使缺陷拉开，获得高结晶度的取向微孔薄膜。
锂电池隔膜工艺选用聚乙烯或聚丙烯为原材料，成本相对较低；生产控制难度高，精度要求高；使用的设备复杂，投资较高；生产过程不使用溶剂，工艺环境友好无污染。利用该工艺生产的隔膜具有扁长的微孔结构；由于只进行纵向拉伸，横向受热过程中几乎没有热收缩；微孔尺寸分布均匀；微孔导通性好；能生产不同厚度的pp、pe隔膜，但孔径及孔隙率较难控制。缺点是该微孔膜生产过程中没有进行横向拉伸，使用时横向易开裂；批量生产的电池内部微短路机率相对较高；电池安全、可靠性高。 干法双向拉伸工艺是中科院化学研究所开发的具有自主知识产权的工艺。该工艺通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改性剂，利用聚丙烯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。
湿法隔膜工艺是利用热致相分离的原理，将增塑剂（高沸点的液态烃或一些低分子量的物质）与聚烯烃树脂混合，加热熔融形成均匀的混合物，然后降温发生固-液相或液-液相分离，压制成膜片，再将膜片加热至接近熔点温度，双向拉伸使分子链取向一致，保温一定时间用易挥发物质（例如二氯甲烷和三氯乙烯）将增塑剂从薄膜中萃取出来，从而制得相互贯通的亚微米尺寸的微孔膜材料，最后多孔薄膜通过一个溶剂萃取器来移除溶剂。采用此方法的公司有日本旭化成、东燃、日东、mitsuichemi-cals、韩国sk、美国entek、金辉高科等。 该工艺制模过程容易调控，制得的隔膜双向拉伸强度高，穿刺强度大，正常的工艺流程不会造成穿孔，微孔尺寸比较小且分布均匀，湿法双向拉伸隔膜,该产品可以做到很薄，力学性能和产品均一性更好，适合做高容量电池。
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