濕法生產(chǎn)鋰離子電池隔膜流程簡(jiǎn)介

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1、SeparatorsforLi-ionBatteries·鋰離子電池隔膜摘要：本文重點(diǎn)介紹了濕法鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)流程，對(duì)比了國(guó)內(nèi)外濕法鋰離子電池隔膜的性能特點(diǎn)，并簡(jiǎn)述了鋰離子電池隔膜的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：鋰離子電池隔膜聚烯烴微孔膜Abstract:TheproductionprocessofseparatorsforLi-ionbatteriesbywetmethodwasbriefedmainlyinthispaper.Andthepropertiesoftheseparatorsdomesticandabroadarecompared.Thedeve

2、lopingdirectionsofseparatorsforLi-ionbatteriesarealsobriefed.Keywords:Li-ionbatteryseparatorpolyolefenemicroporousmembrance鋰離子電池隔膜簡(jiǎn)介進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，能源問(wèn)題日益成為制約人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的核心問(wèn)題。為解決能源危機(jī)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，新型能源、綠色環(huán)保新型材料逐漸得到了各國(guó)政府的重視而得到了大力的支持和發(fā)展。電池工業(yè)，尤其是以鋰離子電池為代表的電池工業(yè)就是當(dāng)中的一個(gè)閃光點(diǎn)。鋰離子電池以其使用方便、比能量高、沒(méi)有

3、充放電記憶、儲(chǔ)電量大、體積小、質(zhì)量輕、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)迅速地占據(jù)了傳統(tǒng)電池的市場(chǎng)而廣泛的應(yīng)用于我們的日常生活當(dāng)中，是21世紀(jì)理想的綠色環(huán)保電源，現(xiàn)已廣泛的用作移動(dòng)電話、手提電腦、照相機(jī)、攝像機(jī)等電源，并且應(yīng)用領(lǐng)域仍在不斷擴(kuò)展，發(fā)展?jié)摿κ志薮骩1，2，3]。鋰離子電池隔膜是鋰離子電池里面其中一個(gè)重要的不可或缺的組件之一。它主要是由聚丙烯通過(guò)“熔融拉伸晶相間分離”（MSCS）或聚烯烴和成孔劑（有的資料文獻(xiàn)[4，5]稱為稀釋劑）通過(guò)“熱致性相分離”(TIPS)的方法形成的一種具有微孔結(jié)構(gòu)的薄膜。這也是目前國(guó)際上生產(chǎn)鋰離子電池隔膜的兩種通用方法——干法和濕法。

4、這兩種方法的區(qū)別在于隔膜微孔的成孔機(jī)理的不同。具體地說(shuō)，干法工藝[6]：將聚丙烯樹(shù)脂熔融，擠壓、吹制成結(jié)晶性高分子薄膜，經(jīng)過(guò)結(jié)晶化熱處理、退火后得到的高度取向的多層結(jié)構(gòu)，在高溫下進(jìn)一步拉伸，將結(jié)晶面進(jìn)行剝離，形成多孔結(jié)構(gòu)薄膜的加工方式。日本的宇部和美國(guó)的CELGARD是干法工藝的代表。濕法工藝：由不同相物質(zhì)混合成均相混合物，經(jīng)過(guò)拉伸等工序形成混合物膜，然后抽提其中一種物質(zhì)的加工方式。日本的旭化成、東燃是濕法工藝的代表。表1是用干法工藝和濕法工藝生產(chǎn)鋰離子隔膜的優(yōu)缺點(diǎn)比較。鋰離子隔膜在鋰離子電池中起到如下兩個(gè)主要作用[4，7]：（1）隔開(kāi)鋰離子電池的正極和

5、負(fù)極，防止正負(fù)極接觸形成短路；（2）薄膜中的微孔能夠讓鋰離子通過(guò)，形成充放電回路。此外，鋰離子隔膜還要具備適當(dāng)?shù)拈]孔溫度，限制鋰離子電池在使用過(guò)程中溫度過(guò)高而發(fā)生短路的微孔自關(guān)閉功能；較高的抗撕裂強(qiáng)度、穿刺強(qiáng)度和破膜溫度，防止自表1干法工藝和濕法工藝生產(chǎn)鋰離子隔膜的優(yōu)缺點(diǎn)比較比較性能干法工藝濕法工藝孔徑大小大小孔徑均勻性差好拉伸強(qiáng)度均勻性差，呈各向異性好，呈各向同性橫向拉伸強(qiáng)度低高橫向收縮率低稍高穿刺強(qiáng)度低高閉孔后溫度繼續(xù)升高導(dǎo)致薄膜破裂而短路的功能；還有耐酸堿性、耐電解液的功能[1，4，8]。濕法生產(chǎn)鋰離子電池隔膜流程圖1濕法生產(chǎn)鋰離子隔膜的整個(gè)生產(chǎn)流程

6、圖濕法鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝流程一般采取同步雙向拉伸工藝。工藝流程大致包括：投料配料、擠出塑化、過(guò)濾計(jì)量、鑄片冷卻、雙向拉伸、牽引切邊測(cè)厚、后處理、收卷檢驗(yàn)、分切打包[9]。濕法鋰離子隔膜的整個(gè)生產(chǎn)流程如圖1所示：由于濕法鋰離子隔膜“配混”體系的特殊性，所以與BOPP生產(chǎn)相比，每個(gè)工序系統(tǒng)都有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和功能，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下：投料和配料系統(tǒng)薄膜生產(chǎn)的投料和配料的穩(wěn)定性直生很好的混合效果，讓主料與成孔劑均勻混合；（3）能夠讓物料與擠出機(jī)之間性能或賦予產(chǎn)品以新的性能。經(jīng)過(guò)雙向拉伸后的油膜，分子鏈得接關(guān)系到擠出過(guò)程的穩(wěn)定性、并且對(duì)厚不打滑、不倒流、能夠穩(wěn)定進(jìn)料。

7、到了縱橫兩個(gè)方向取向，而成孔劑也均片和薄膜的厚度產(chǎn)生重要的影響，從而當(dāng)然，擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)、擠出溫度、勻地分布在發(fā)生了取向的分子鏈之間，影響到后續(xù)加工和產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，螺桿轉(zhuǎn)速等參數(shù)都會(huì)對(duì)物料塑化和混合形成了特殊的“網(wǎng)-油”混合結(jié)構(gòu)。本例如主料和成孔劑的比例是鋰離子電池的效果具有決定性的影響，在此不作論人認(rèn)為，從熱力學(xué)上講這時(shí)鋰離子隔隔膜微孔孔徑的大小及分布的影響因素述。膜的微孔或微孔形狀已經(jīng)是形成了，只之一。所以，投料和配料必須要得到比是成孔劑還仍然占據(jù)了孔的位置，堵住較高的精度保證。一般地，用于BOPP生產(chǎn)的單螺桿擠出系統(tǒng)均具有較好的計(jì)量鑄片冷卻系統(tǒng)鑄片

8、冷卻是將從模頭出來(lái)的熔體了隔膜的孔眼，使得微孔還沒(méi)有呈現(xiàn)出來(lái)。下料