锂电池隔阂出产工艺

锂离子电池是现代高机能电池的代表，由正极材料、负极材料、隔阂、电解液四个首要部门构成。此中，隔阂是一种具有微孔布局的薄膜，是锂离子电池财产链中更具手艺壁垒的要害内层组件，在锂电池中起到以下两 个首要感化：a、离隔锂电池的正、负极，避免正、负极接触构成短路；b、薄膜中的微孔可以或许让锂离子经由过程，构成充放电回路。

锂电池的本钱组成

高机能锂电池需要隔阂具有厚度平均性和良好的力学机能（包罗拉伸强度和抗穿刺强度）、透气机能、理化机能（包罗润湿性、化学不变性、热不变性、平安性）。据领会，隔阂的优良与否直接影响锂电池的容量、轮回能力和平安机能等特征，机能优良的隔阂对提高电池的综合机能具有主要的感化。锂电池隔阂具有的诸多特征和其机能指标的难以统筹决议了其出产工艺手艺壁垒高、研举事度年夜。隔阂出产工艺包罗原材料配方和快速配方调剂、微孔制备手艺、成套装备自立设计等诸多工艺。此中，微孔制备手艺是锂电池隔阂制备工艺的焦点隔阂，按照微孔成孔机理的区分可以将隔阂工艺分为干法与湿法两种。

干法隔阂依照拉伸取向分为单拉和双拉

干法隔阂工艺是隔阂制备进程中最常采取的方式，该工艺是将高份子聚合物、添加剂等原料夹杂构成平均熔体，挤出时在拉伸应力下构成片晶布局，热处置片晶布局取得硬弹性的聚合物薄膜，以后在必然的温度下拉伸构成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜。今朝干法工艺首要包罗干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺。干法单拉干法单拉是利用活动性好、份子量低的聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）聚合物，操纵硬弹性纤维的制造道理，先制备出高取向度、低结晶的聚烯烃铸片，低温拉伸构成银纹等微缺点后，采取高温退火使缺点拉开，进而取得孔径均1、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和添加剂等原料依照配方预处置后，输送至挤出系统。2）流延：将预处置的原料在挤出系统中，经熔融塑化后从模头挤出熔体隔阂，熔体经流延后构成特定结晶布局的基膜。3）热处置：将基膜经热处置后获得硬弹性薄膜。4）拉伸：将硬弹性薄膜进行冷拉伸和热拉伸后构成纳米微孔膜。5）分切：将纳米微孔膜按照客户的规格要求裁切为制品膜。

干法双拉工艺是中科院化学研究所开辟的具有自立常识产权的工艺，也是中国独有的隔阂制造工艺。因为PP的 晶型为六方晶系，单晶成核、晶片摆列松散，具有沿径向发展成发散式束状的片晶布局的同时不具有完全的球晶布局，在热和应力感化下会改变为加倍致密和不变的 晶，在接收年夜量冲击能后将会在材料内部发生孔洞。该工艺经由过程在PP中插手具有成核感化的 晶型改性剂，操纵PP分歧相态间密度的差别，在拉伸进程中产生晶型改变构成微孔。干法双拉工艺流程为：1）投料：将PP和成孔剂等原料依照配方预处置后输送至挤出系统。2）流延：获得 晶含量高、 晶形态均一性好的PP流延铸片。3）纵向拉伸：在必然温度下对铸片进行纵向拉伸，操纵 晶受拉伸应力易成孔的特征来致孔。4）横向拉伸：在较高的温度下对样品进行横向拉伸以扩孔，同时提高孔隙尺寸散布的平均性。5）定型收卷：经由过程在高温下对隔阂进行热处置，下降其热缩短率，提高尺寸不变性。

湿法隔阂依照拉伸取向是不是同时分为异步和同步

湿法工艺是操纵热致相分手的道理，将增塑剂（高沸点的烃类液体或一些份子量相对较低的物资）与聚烯烃树脂夹杂，操纵熔融夹杂物降温进程中产生固-液相或液-液相分手的现象，压抑膜片，加热至接近熔点温度后拉伸使份子链取向一致，保温必然时候后用易挥发溶剂（例如二氯甲烷和三氯乙烯）将增塑剂从薄膜中萃掏出来，进而制得的彼此贯通的亚微米尺寸微孔膜材料。湿法工艺合适出产较薄的单层PE隔阂，是一种隔阂产物厚度平均性更好、理化机能和力学机能更好的制备工艺。按照拉伸时取向是不是同时，湿法工艺也能够分为湿法双向异步拉伸工艺和双向同步拉伸工艺两种。湿法异步拉伸工艺流程为：1）投料：将PE、成孔剂等原料依照配方进行预处置输送至挤出系统。2）流延：将预处置的原料在双螺杆挤出系统中经熔融塑化后从模头挤出熔体，熔体经流延后构成含成孔剂的流延厚片。3）纵向拉伸：将流延厚片进行纵向拉伸。4）横向拉伸：将经纵向拉伸后的流延厚片横向拉伸，获得含成孔剂的基膜。5）萃取：将基膜经溶剂萃取后构成不含成孔剂的基膜。6）定型：将不含成孔剂的基膜经干燥、定型获得纳米微孔膜。7）分切：将纳米微孔膜按照客户的规格要求裁切为制品膜。

湿法异步拉伸工艺湿法同步拉伸手艺工艺流程与异步拉伸手艺根基不异，只是拉伸时可在横、纵两个标的目的同时取向，免去了零丁进行纵向拉伸的进程，加强了隔阂厚度平均性。但同步拉伸存在的问题是车速慢，第二是可调性略差，只有横向拉伸比可调，纵向拉伸比则是固定的。

湿法同步拉伸工艺湿法涂覆是锂电池隔阂成长标的目的

湿法隔阂整体机能优在干法隔阂隔阂产物的机能受基体材料和建造工艺配合影响。隔阂的不变性、一致性、平安性对锂电池的放电倍率、能量密度、轮回寿命、平安性有着决议性影响。比拟在干法隔阂，湿法隔阂在厚度平均性、力学机能（拉伸强度、抗穿刺强度）、透气机能、理化机能（润湿性、化学不变性、平安性）等材料性质方面均更加良好，有益在电解液的吸液保液并改良电池的充放电和轮回能力，合适做高容量电池。从产物力的角度来讲湿法隔阂综合机能强在干法隔阂。跟着当前新能源电动车和年夜型储能系统等年夜功率装备的迅猛成长，年夜容量高比能动力和储能锂离子电池在近年来更是显现出了井喷式的成长。

但是，近年来新能源电动车自燃和爆炸事务频发，引发了人们对动力锂离子电池平安性的高度存眷和质疑。此中，最焦点的缘由之一是现有锂电池隔阂的机能没法知足高比能电池的利用要求。动力锂电池需要更高的平安机能、更年夜的容量、长时候不变输出的均一机能和年夜倍率充放电机能。

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高平安性锂电池隔阂

隔阂在锂离子电池中首要起着2个感化，一是隔阂材料需要具有杰出的绝缘性与必然的强度，在电池内可以或许避免正负极的直接接触，而且可以有用避免被毛刺、枝晶等刺穿而产生短路，和包管在突发的高温前提下不产生年夜幅度尺寸转变，从而包管电池的平安。二是隔阂存在的多孔布局可觉得锂离子供给杰出的迁徙通道，保障电池不变高效地运行。

隔阂作为锂离子电池的 第三电极 ，是包管电池系统平安和影响电池机能的要害材料，需要具有较高强度、耐热性、阻燃性、高孔隙率、平均性和杰出浸润性等特征。

今朝，锂离子电池隔阂年夜多采取的是以聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)为基体的聚烯烃微孔膜，其较低的熔点(PP为165℃、PE为135℃)和软化温度使电池易产生因隔阂熔缩致使的热掉控，特别是在过充过放和年夜功率充放电的环境下会引发电池起火或爆炸。

另外，PP和PE为非极性高份子，电解液浸润性较差，进而致使电池内阻较年夜，加上其孔隙率较低(约40%)而带来的低离子电导率，因此会严重限制电池的年夜倍任性能，难以知足电池年夜电流快速充放电的需要。虽然以传统聚烯烃隔阂为根本进行改性可以改良隔阂的耐热型浸润性，但没法解决隔阂当前面对的问题，也没法知足高机能隔阂的市场需求。

为了提高锂电池的平安性并知足市场需求，研制新一代的高机能聚合物隔阂是当前亟待解决的困难。跟着科技的不竭前进，耐热型聚合物隔阂的研究也获得进一步的进展，本文总结归纳了分歧种类耐热型隔阂并对其机能进行了介绍，也对将来耐热型高机能隔阂的成长进行了瞻望。

耐热型隔阂机能

锂离子电池隔阂的机能对电池系统平安和电化学机能晋升相当主要，该当知足以下要求：(1)适合的厚度与优良的尺寸不变性，凡是锂离子电池隔阂的厚度为20~25 m，隔阂厚度与尺寸不变性紧密亲密相干，应综合斟酌。(2)孔隙率高且孔隙均一，隔阂的孔径应年夜在锂离子的直径，小在活性物资的直径，高孔隙率能更有用地增进隔阂对电解液的接收与渗入，提高离子的电导率。(3)优良的力学机能可以包管电池的平安，避免锂枝晶刺穿隔阂造成电池短中欧体育路。(4)杰出的润湿性可以下降界面电阻，电解液在隔阂内的分散时候、吸附水平或电解液与隔阂的接触角都反应了隔阂的润湿性。(5)优良的化学不变性，隔阂与电极材料不克不及产生反映，可以在电解液中不变存在并有用地阻隔正负极，包管锂电池正常高效运行。(6)良好的耐热与阻燃机能，锂电池在持久利用或极端温度下可能会呈现热掉控，优良的耐热与阻燃机能可以避免进一步恶化并起到灭火感化。

耐热型聚合物隔阂

今朝，耐热型隔阂的聚合物包罗PEEK、PET、聚酰胺、PVDF、PI等，上述材料均具有优良的力学机能、热不变性和化学不变性，而且都可以经由过程静电纺丝制备隔阂包管其高孔隙率，可作为高机能隔阂的候选材料。