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锂电池隔膜的生产工艺

锂电池隔膜

锂电池隔膜是电池关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了锂电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。通俗点的描述就是一层多孔的塑料膜,是锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,约占锂电池成本的20%-30%,毛利率可高达60%一70%。隔膜价格居高不下的主要原因是一些制作隔膜的关键技术被日本和美国所垄断,国产隔膜特别是高端隔膜的指标还未达到国外产品的水平。隔膜技术难点在于造孔的工程技术以及基体材料。其中造孔的工程技术包括隔膜造孔工艺、生产设备以及产品稳定性。基体材料包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂。

锂电池隔膜生产工艺有干法和湿法两种。

锂电池隔膜的干法生产工艺分单向拉伸和双向拉伸:

单向拉伸采用晶片分离的工艺原理,它的设备复杂,精度要求高,投资大,工艺复杂、控制难度高、环境友好。隔膜质量上微孔尺寸、分布均匀、微孔导通性好、能生产不同厚度的产品,能生产PP、PE产品和三层复合产品,但是横向韧度稍差。

美国Celgard公司拥有干法单向拉伸工艺的一系列专利,日本JBE公司是购买了Celgard的相关专利使用权。

双向拉伸采用晶型转换原理,它的设备复杂、投资较大,一般需成孔剂等添加剂辅助成孔。隔膜质量上微孔尺寸、分布均匀,稳定性差,现只能生产较厚规格PP膜。但是物理性能和机械性能优于单向拉伸。

这是中国科学院化学研究所在20世纪90年代初开发出的具有自主知识产权的工艺(CN1062357)。

锂电池隔膜的湿法生产工艺

设备复杂、投资较大、周期长、工艺复杂、成本高、能耗大。但是微孔尺寸、分布均匀,适宜生产较薄产品,只能生产单层PE膜。在产品质量上有更高的乳隙率和更好的透气性,可以满足大电流充放电要求。

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