鋰電池隔膜關(guān)鍵技術(shù)及重點企業(yè)介紹

鋰電池隔膜關(guān)鍵技術(shù)及重點企業(yè)介紹

??????????? 在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。
??????????? 隔膜通俗點的描述就是一層多孔的塑料薄膜，是鋰電材料中技術(shù)壁壘最高的一種高附加值材料，約占鋰電池成本的20%-30%。隔膜價格居高不下的主要原因是一些制作隔膜的關(guān)鍵技術(shù)被日本和美國所壟斷，國產(chǎn)隔膜特別是高端隔膜的指標(biāo)還未達(dá)到國外產(chǎn)品的水平。
??????????? 隔膜技術(shù)難點在于造孔的工程技術(shù)以及基體材料。其中造孔的工程技術(shù)包括隔膜造孔工藝、生產(chǎn)設(shè)備以及產(chǎn)品穩(wěn)定性。基體材料包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加劑。

??????????? 一、造孔工程技術(shù)

??????????? 目前聚烯烴隔膜生產(chǎn)工藝可按照干法和濕法分為兩大類，同時干法又可細(xì)分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。

??????????? 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，在高溫退火獲得高結(jié)晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低溫下進(jìn)行拉伸形成微缺陷，然后高溫下使缺陷拉開，形成微孔。該工藝經(jīng)過幾十年的發(fā)展在美國、日本已經(jīng)非常成熟，現(xiàn)在美國Celgard公司、日本UBE公司采用此種工藝生產(chǎn)單層PP、PE以及三層PP/PE/PP復(fù)合膜。美國Celgard公司擁有干法單向拉伸工藝的一系列專利，日本UBE公司是購買了Celgard的相關(guān)專利使用權(quán)。用這種方法生產(chǎn)的隔膜具有扁長的微孔結(jié)構(gòu)，由于只進(jìn)行單向拉伸，隔膜的橫向強度比較差，但正是由于沒有進(jìn)行橫向拉伸，橫向幾乎沒有熱收縮。

??????????? 干法雙向拉伸工藝是中國科學(xué)院化學(xué)研究所在20世紀(jì)90年代初開發(fā)出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工藝（CN1062357）。通過在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改進(jìn)劑，利用聚丙烯不同相態(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，用于生產(chǎn)單層PP膜。國內(nèi)格瑞恩新能源材料股份有限公司、桂林新時科技有限公司均與中科院合作采用干法雙向拉伸工藝。

??????????? 濕法又稱相分離法或熱致相分離法，將高沸點的烴類液體或低分子量的物質(zhì)與聚烯烴樹脂混合，加熱溶化混合物并把熔體鋪在薄片上，然后降溫發(fā)生相分離，再以縱向或雙軸向?qū)Ρ∑鋈∠蛱幚恚詈笥靡讚]發(fā)的溶劑提取液體。可制備出相互貫通的微孔膜材料，適用的材料廣。采用該法的具有代表性的公司有日本旭化成、東燃及美國Entek等，用濕法雙向拉伸方法生產(chǎn)的隔膜由于經(jīng)過了雙向拉伸具有較高的縱向和橫向強度。目前主要用于單層的PE隔膜。

??????????? 從理論上分析，干法雙向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜經(jīng)過雙向拉伸，在縱向拉伸強度相差不大的情況下，橫向拉伸強度要明顯高于干法的單向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜。物理性能和機械性能方面干法雙向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜更占優(yōu)勢。然而濕法隔膜可以得到更高的孔隙率和更好的透氣性?？梢詽M足動力電池的大電流充放的要求。但由于濕法采用聚乙烯基材，熔點只有140℃。所以熱穩(wěn)定性比較差。