锂電池隔膜的生産工藝


锂電池隔膜是電池關鍵的內層組件之一。隔膜的性能決定了锂電池的界面結構、內阻等,直接影響電池的容量、循環以及安全性能等特性,性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。通俗點的描述就是一層多孔的塑料膜,是锂電材料中技術壁壘最高的一種高附加值材料,約占锂電池成本的20%-30%,毛利率可高達60%一70%。隔膜價格居高不下的主要原因是一些制作隔膜的關鍵技術被日本和美國所壟斷,國産隔膜特別是高端隔膜的指標還未達到國外産品的水平。隔膜技術難點在于造孔的工程技術以及基體材料。其中造孔的工程技術包括隔膜造孔工藝、生産設備以及産品穩定性。基體材料包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加劑。
锂電池隔膜生产工艺有干法和湿法两种。
锂電池隔膜的干法生产工艺分单向拉伸和双向拉伸:
單向拉伸采用晶片分離的工藝原理,它的設備複雜,精度要求高,投資大,工藝複雜、控制難度高、環境友好。隔膜質量上微孔尺寸、分布均勻、微孔導通性好、能生産不同厚度的産品,能生産PP、PE産品和三層複合産品,但是橫向韌度稍差。
美國Celgard公司擁有幹法單向拉伸工藝的一系列專利,日本JBE公司是購買了Celgard的相關專利使用權。
雙向拉伸采用晶型轉換原理,它的設備複雜、投資較大,一般需成孔劑等添加劑輔助成孔。隔膜質量上微孔尺寸、分布均勻,穩定性差,現只能生産較厚規格PP膜。但是物理性能和機械性能優于單向拉伸。
這是中國科學院化學研究所在20世紀90年代初開發出的具有自主知識産權的工藝(CN1062357)。
锂電池隔膜的湿法生产工艺
設備複雜、投資較大、周期長、工藝複雜、成本高、能耗大。但是微孔尺寸、分布均勻,適宜生産較薄産品,只能生産單層PE膜。在産品質量上有更高的乳隙率和更好的透氣性,可以滿足大電流充放電要求。
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