锂电池主要由正极、负极、隔膜、电解液四个部分构成。隔膜作为最具有技术壁垒的关键内层组件,是锂离子电池产业链中的关键环节。锂电池隔膜是一种具有微孔结构的薄膜,可以用来分隔正极和负极,保证电解质离子自由通过,以防止短路现象的发生。
隔膜作为四大主材之一,可分为干法、湿法、涂覆三类。
其中干法隔膜工艺应用广,将高分子聚合物、添加剂等原料混合形成均匀熔体,挤出时在拉伸应力下形成片晶结构,热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜,之后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。按照拉伸取向分为单拉和双拉。干法单拉干法单拉是使用流动性好、分子量低的聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)聚合物,利用硬弹性纤维的制造原理,先制备出高取向度、低结晶的聚烯烃铸片,低温拉伸形成银纹等微缺陷后,采用高温退火使缺陷拉开,进而获得孔径均一、单轴取向的微孔薄膜。
干法单拉工艺流程为:1)投料:将PE或PP及添加剂等原料按照配方预处理后,输送至挤出系统。2)流延:将预处理的原料在挤出系统中,经熔融塑化后从模头挤出熔体隔膜,熔体经流延后形成特定结晶结构的基膜。3)热处理:将基膜经热处理后得到硬弹性薄膜。4)拉伸:将硬弹性薄膜进行冷拉伸和热拉伸后形成纳米微孔膜。5)分切:将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为成品膜。
干法双拉工艺流程为:1)投料:将PP及成孔剂等原料按照配方预处理后输送至挤出系统。2)流延:得到β晶含量高、β晶形态均一性好的PP流延铸片。3)纵向拉伸:在一定温度下对铸片进行纵向拉伸,利用β晶受拉伸应力易成孔的特性来致孔。4)横向拉伸:在较高的温度下对样品进行横向拉伸以扩孔,同时提高孔隙尺寸分布的均匀性。5)定型收卷:通过在高温下对隔膜进行热处理,降低其热收缩率,提高尺寸稳定性。
在物理性能和机械性能方面,干法单向拉伸工艺生产的隔膜更具有优势。干法双向拉伸工艺隔膜的性能较差,只能用于中低端电池,因此干法单向拉伸工艺和湿法工艺是目前主流制备工艺。
SMM新能源研究团队
王聪 021-51666838
唐鹏 021-51666749
马睿 021-51595780
杨玥 021-51666856
袁野 021-51595792
靳怡 021-51595796
冯棣生 021-51666714
徐颖 021-51666707
吕彦霖 021-20707875
柳育君 021-20707895









