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锂离子电池隔膜制造的原理

2021-06-11   点击量:295

什么是锂离子电池隔膜制造?人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力,各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力,其实很多人并不会去了解电子产品的组成,比如锂离子电池隔膜。


聚烯烃是锂离子电池隔膜的基本材料。聚烯烃具有优异的机械性能、化学稳定性和较低的成本。隔膜基体材料重要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂。膜片中的基体材料直接关系到膜片的力学性能和电解液的润湿程度。虽然近年来有研究用聚偏氟乙烯(pVDF)、纤维素复合膜等材料制备锂离子电池膜,但目前商用电池膜材料仍重要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。


干法——先对聚烯烃树脂进行熔融、挤压和吹制操作,形成结晶性高分子薄膜,然后进行结晶化热处理和退火操作,获得高度取向的薄膜结构,然后在高温中拉伸,测试结晶截面分离,形成多孔结构电池隔膜。干法工艺中还可以分为单向拉伸和双向拉伸。


利用热致相分离的原理,将增塑剂与聚烯烃树脂混合,利用熔融混合物降温过程中发生固-液相或液-液相分离的现象,压制膜片,加热至接近熔点温度后拉伸使分子链取向一致,保温一按时间后用易挥发溶剂将增塑剂从薄膜中萃取出来,进而制得的相互贯通的亚微米尺寸微孔膜材料。湿法工艺适合生产较薄的单层pE隔膜,是一种隔膜产品厚度均匀性更好、力学性能更好的制备工艺。


采用单向干拔工艺,通过生产硬弹性纤维生产结晶度低的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,通过高温退火得到结晶度高的聚丙烯或聚乙烯薄膜。薄膜在低温下拉伸形成微缺陷,然后在高温下拉开形成微孔。


目前市场上的生产工艺重要是干法单向拉伸技术、干法双向拉伸技术和湿法拉伸技术。三者相比,干法单向拉伸隔膜横向强度较差,但因几乎没有热收缩现象而具有较高的安全性。干法双向拉伸工艺只能生产单层隔膜,但隔膜的微孔尺寸和分布不均匀,稳定性较差。湿法拉伸隔膜孔隙率和透气性更高,可以生产更轻薄的隔膜,但投资成本较高。


陶瓷种类为氧化铝、勃姆石,涂覆方法重要是凹版涂布,另外还有喷涂、浸入、狭缝涂布等技术,涂覆的厚度也是越来越薄,根据电池种类的不同选择不同种类的陶瓷隔膜。要说明的是,尽管最终陶瓷隔膜看起来是很简单的一款产品,但陶瓷的选择、粘结剂的选择、陶瓷浆料的加工、涂覆一致性等等都是一个要积累的过程,也具有一定的技术含量,做好也并不容易。


本文只能带领大家对锂离子电池隔膜制造有了初步的了解,对大家入门会有一定的帮助,同时要不断总结,这样才能提高专业技能,也欢迎大家来讨论文章的一些知识点。


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