解析鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)過程

上一篇主要介紹了鋰離子電池電解液的相關(guān)制備方法，作為鋰離子電池的另一大主要材料——隔膜，它承擔(dān)著隔絕正負(fù)極防止電池短路、具有多孔性可通過鋰離子形成離子通路的作用。本文就從鋰離子電池隔膜的制備方法入手，帶大家了解鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)過程。

1， 干法：

干法工藝是指將高分子聚合物以及添加劑混合均勻后熔融擠出，并在拉伸應(yīng)力下形成晶體結(jié)構(gòu)，熱處理后獲得薄膜，然后在一定溫度下拉伸出狹縫狀微孔，熱定型后形成干法隔膜，目前主要的工藝包括干法單拉和干法雙拉。

干法單拉：

生產(chǎn)工藝描述：

首先將聚合物及添加劑等原料配比預(yù)處理后輸送到擠出系統(tǒng)，然后將預(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，經(jīng)流延后形成特定結(jié)晶結(jié)構(gòu)的基膜；將基膜經(jīng)熱處理后得到硬彈性薄膜，再進(jìn)行冷拉伸和熱拉伸后形成納米微孔膜，最后根據(jù)客戶的需求裁切為成品膜，整個(gè)流程相對(duì)比較簡單，成本也低一些。

干法雙拉：

由于PP 的β晶型為六方晶系，單晶成核、晶片排列疏松，擁有沿徑向生長成發(fā)散式束狀的片晶結(jié)構(gòu)的同時(shí)不具有完整的球晶結(jié)構(gòu)，在熱和應(yīng)力作用下會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦又旅芎头€(wěn)定的α晶，在吸收大量沖擊能后將會(huì)在材料內(nèi)部產(chǎn)生孔洞。該工藝通過在PP 中加入具有成核作用的β晶型改性劑，利用PP 不同相態(tài)間密度的差異，在拉伸過程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成微孔，其工藝流程和干法單拉大同小異，中間拉伸過程分為橫向拉伸和縱向拉伸，性能會(huì)比單向拉伸隔膜好一些。

2，濕法：

利用熱致相分離的原理，將增塑劑與聚烯烴樹脂混合，利用熔融混合物降溫過程中發(fā)生固-液相或液-液相分離的現(xiàn)象，壓制膜片，加熱至接近熔點(diǎn)溫度后拉伸使分子鏈取向一致，保溫一定時(shí)間后用易揮發(fā)溶劑將增塑劑從薄膜中萃取出來，進(jìn)而制得的相互貫通的亞微米尺寸微孔膜材料。濕法工藝適合生產(chǎn)較薄的單層PE隔膜，是一種隔膜產(chǎn)品厚度均勻性更好、力學(xué)性能更好的制備工藝。根據(jù)拉伸時(shí)取向是否同時(shí)，濕法工藝也可以分為濕法雙向異步拉伸工藝以及雙向同步拉伸工藝兩種。

濕法異步拉伸工藝流程為：投料、流延、縱向拉伸、橫向拉伸、萃取、定型、分切。

濕法同步拉伸技術(shù)工藝流程與異步拉伸技術(shù)基本相同，只是拉伸時(shí)可在橫、縱兩個(gè)方向同時(shí)取向，免除了單獨(dú)進(jìn)行縱向拉伸的過程，增強(qiáng)了隔膜厚度均勻性。

干法、濕法所制備的隔膜具有不同的特點(diǎn)，隔膜的過程檢測方法和手段已經(jīng)在之前的文章詳細(xì)講解過，這里不在詳述，只對(duì)基本的性能進(jìn)行比較。

3，陶瓷隔膜：

隨著鋰離子電池能量密度的提升，對(duì)隔膜的要求也越來越高，陶瓷隔膜應(yīng)運(yùn)而生，在基膜的表面利用一系列的方法復(fù)合一層陶瓷層，可以提高隔膜的力學(xué)性能以及熱收縮性能。

陶瓷種類為氧化鋁、勃姆石，涂覆方法主要是凹版涂布，另外還有噴涂、浸入、狹縫涂布等技術(shù)，涂覆的厚度也是越來越薄，根據(jù)電池種類的不同選擇不同種類的陶瓷隔膜。需要說明的是，盡管最終陶瓷隔膜看起來是很簡單的一款產(chǎn)品，但陶瓷的選擇、粘結(jié)劑的選擇、陶瓷漿料的加工、涂覆一致性等等都是一個(gè)需要積累的過程，也具有一定的技術(shù)含量，做好也并不容易。

4，無紡布隔膜：

一般采用靜電紡絲法制作，原理為將高分子流體靜電霧化，霧化分裂出的物質(zhì)不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以運(yùn)行相當(dāng)長的距離，最終固化成纖維。

但其較高的成本以及目前電性能的不穩(wěn)定還是限制了無紡布隔膜的應(yīng)用，有待進(jìn)一步開發(fā)和研究。

小結(jié)：

本文主要介紹了的鋰離子電池隔膜在工業(yè)上的生產(chǎn)方法，隨著動(dòng)力電池能量密度的提升，隔膜也是越來越薄，性能的要求也是越開越高，這就倒逼隔膜企業(yè)不斷的進(jìn)行技術(shù)的創(chuàng)新，才能不被新能源行業(yè)淘汰， 相信隨著科技的發(fā)展，越來越多的新型隔膜也將走進(jìn)人們的視野。