電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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動力鐵鋰電池隔膜制備工藝:干法和濕法
動力鐵鋰電池隔膜的加工工藝分為干法加工工藝和濕法加工工藝兩大類,干法加工工藝又細分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。鋰電池隔膜要具備的諸多特性,對其加工工藝提出了特殊的要求,而加工工藝包括原材料配方和快速配方調整、微孔制備技術、成套設備自主設計等工藝。
鐵鋰電池隔膜干法工藝
干法可細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加工硬彈性纖維的辦法,制備出低結晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,在高溫退火過程中,獲得高結晶度的薄膜。這種薄膜先在低溫下進行拉伸形成微缺陷,然后高溫下使缺陷拉開,形成微孔。
干法雙向拉伸工藝,通過在聚丙烯中加入具有成核用途的β晶型改進劑,利用聚丙烯不同相態間密度的差異,在拉伸過程中,使聚丙烯從晶型轉變形成微孔。目前我國三分之一以上產量使用干法雙拉工藝,產品在中低端市場占據較大比例。使用范圍:大型鋰離子動力鋰離子電池(電動車、電動摩托車、電動工具、大型儲能設備、軍工用大型電池)
鐵鋰電池隔膜濕法加工工藝
濕法加工工藝,又稱相分離法或熱致相分離法,濕法工藝將液態烴或一些小分子物質與聚烯烴樹脂混合,加熱熔融后,形成平均的混合物,然后降溫進行相分離,壓制得膜片,再將膜片加熱至接近熔點溫度,進行雙向拉伸使分子鏈取向,最后保溫一按時間,用易揮發物質洗脫殘留的溶劑,可制備出相互貫通的微孔膜材料。
濕法加工工藝,不僅可制備出相互貫通的微孔膜材料,而且加工出來的動力鐵鋰電池隔膜具有較高的縱向和橫向強度。目前,濕法加工工藝緊要用于加工單層的鋰電池隔膜。使用范圍:高性能鋰電池等。
在物理性能和機械性能方面,干法單向拉伸工藝加工的隔膜更具有優點。然而,采用濕法加工工藝加工出來的鋰電池隔膜具有較高的孔隙率和良好的透氣性,可以滿足動力鋰離子電池的大電流充放的要求。相反,由于濕法加工工藝采用聚乙烯基材,聚乙烯基材的熔點惟有140℃,所以,與采用干法加工工藝加工的鋰電池隔膜相比,采用濕法加工工藝加工的鋰電池隔膜的熱穩定性較差。
鋰電池隔膜濕法工藝能否替代干法工藝?
作為鋰電池四大核心組成材料之一的隔膜,在鋰電池的成本占比為10%-14%,毛利率高達50%-60%。隔膜的性能極大地影響了鋰電池的界面結構和內阻,進而影響了電池的容量、充放電電流密度、循環性能等關鍵特性。
目前,依據微孔成孔機理的差別可以將隔膜加工工藝分為干法與濕法兩種,兩者具有不同的特點。干法拉伸工藝簡單環保、加工率高但容量保持和安全可靠性低。濕法工藝制得微孔尺寸小且平均,力學性能和產品均一性更好,適合做高容量電池,但不環保。濕法工藝隔膜的產量增速較快,業內專家認為干法工藝將和濕法工藝長期并存。
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