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锂离子电池隔膜生产工艺干法和湿法哪种技术更加成熟

2020-11-21   点击量:28

锂离子电池隔膜生产工艺干法和湿法哪种技术更加成熟?自从锂离子电池问世以来就广受喜爱,如今它的应用范围在逐渐扩展,熟悉锂离子电池结构原理的人都了解,锂离子电池中的隔膜关于性能的优劣起到了至关重要的用途,但锂离子电池隔膜的生产工艺有多种且非常复杂,干法和湿法制造哪种工艺更加成熟?下面小编将为你解疑。


什么是干法隔膜和湿法隔膜?


湿法技术重要用于聚乙烯隔膜的制造。由于工艺中要使用石蜡油与PE混合占位造孔,在拉伸工艺后要用溶剂萃取移除,所以该工艺称为湿法。湿法技术涉及在2个方向上对薄膜的拉伸,因此又分为同步拉伸和分步拉伸。


干法技术重要用于聚丙烯隔膜的制造。干法技术重要包括3种工艺技术:吹膜+单向拉伸、铸片+单向拉伸以及双向拉伸。相对而言干法技术比湿法技术工艺简单、设备成本较低、生产效率较低。


锂离子电池隔膜生产工艺干法和湿法哪种技术更加成熟?


目前干法隔膜基本相对成熟,竞争情况相对湿法而言更为激烈,且基本能完全替代进口隔膜,面对着价格下行的压力。湿法工艺将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合,加热熔融后形成均匀的混合物,然后降温进行相分离压制得膜片,再将膜片加热至接近熔点温度进行双向拉伸使分子链取向,最后保温一按时间,用易挥发物质洗脱残留的溶剂,可制备出相互贯通的微孔膜材料。


干法可细分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法,制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,再高温退火获得高结晶度的取向薄膜。这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微缺陷,然后在高温下使缺陷拉开,形成微孔。目前我国三分之一以上产量使用干法双拉工艺,产品在中低端市场占据较大比例。


电动汽车使用环境相对严苛,对安全性要求较高,要使用厚膜,湿法工艺制作的隔膜较薄,容易击穿导致锂离子电池短路,而干法工艺制作的隔膜厚度通常在20-40um,且熔点高,具有较强的安全性,因此重要使用干法隔膜。


锂电隔膜干法、湿法成型工艺有什么差别?


1.干法成型工艺要经过熔融挤出→高倍拉伸→冷却→热处理→拉伸→热定型→分切一收卷等步骤,模温机在熔融挤出过程控制挤出温度,保证物料的可流动性。冷水机在冷却阶段给冷却辊降温,模温机在热处理阶段进行加热。


2.湿法生产工艺,又称相分离法或热致相分离法,湿法工艺将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合,加热熔融后,形成均匀的混合物,然后降温进行相分离,压制得膜片,再将膜片加热至接近熔点温度,进行双向拉伸使分子链取向,最后保温一按时间,用易挥发物质洗脱残留的溶剂,可制备出相互贯通的微孔膜材料。


3.锂离子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。


4.干法和湿法除了加工工艺不同,使用的原料也不同。干法使用的原料是流动性好、分子量低的,所以高温只能达到135度,遇热会收缩,安全性不适合做大功率、高容量电池;湿法使用不流动、分子量高的原料,热关闭温度可以达到180度,能保证大功率锂离子电池的安全性。


从理论上分析,干法双向拉伸工艺生产的隔膜经过双向拉伸,在纵向拉伸强度相差不大的情况下,横向拉伸强度要明显高于干法单向拉伸工艺生产的隔膜。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。然而,采用湿法生产工艺生产出来的锂离子电池隔膜具有较高的孔隙率和良好的透气性,可以满足动力锂电池的大电流充放的要求。


从未来发展的角度看,湿法隔膜将走差异化的道路,重要以高强度、高韧性产品为主。就现阶段而言,保证湿法隔膜产品的一致性非常值得关注,体现明显的是国内该类产品供应商虽多,但将产品一致性真正做好的并不多。与采用干法生产工艺生产的锂离子电池隔膜相比,采用湿法生产工艺生产的锂离子电池隔膜的热稳定性较差。


钜大特种电池工程研究院

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