锂电池隔膜
一、锂电池隔膜是什么材料
锂电池市场化的隔膜材料主要是以聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）为主的聚烯烃（Polyolefin）类隔膜，其中PE产品主要由湿法工艺制得，PP产品主要由干法工艺制得。总体而言，聚丙烯相对更耐高温，聚乙烯相对耐低温，但对环境应力更敏感；聚丙烯密度比聚乙烯小，其熔点和闭孔温度比聚乙烯高，但韧性比聚乙烯差。
锂电池主要的隔膜材料产品有单层PP、单层PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、双层PP/PE、双层PP/PP和三层PP/PE/PP等，其中前两类产品主要用于3C小电池领域，后几类产品主要用于动力锂电池领域。在动力锂电池用隔膜材料产品中，双层PP/PP隔膜材料主要由中国企业生产，在中国大陆使用，这主要是因为还没有中国企业能将PP与PE制成双层复合膜的技术和能力。而全球汽车动力锂电池使用的隔膜以三层PP/PE/PP、双层PP/PE以及PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆等隔膜材料产品为主。
与此同时，其他一些新型隔膜材料产品也在不断涌现并开始实现应用，不过，因量少价高，主要还是用在动力锂电池制造领域。这些产品主要有：涂层处理的聚酯膜（PET，Polyethylene Terephthalate）、纤维素膜、聚酰亚胺膜（PI）、聚酰胺膜（PA），氨纶或芳纶膜等等。这些隔膜的优点是耐高温，且具有低温输出、充电循环寿命长、机械强度适中的特点。总的来看，锂电池隔膜材料产品呈现出明显的多样化发展趋势。
二、锂离子电池隔膜的作用和功能
锂离子电池的四大关键材料为正极材料、负极材料、电解液以及隔膜。隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了锂离子电池的界面结构、内阻等，直接影响到电池的容量、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用途。隔膜在锂电池中起到的作用主要有以下几点：
1、隔绝正负两极，隔膜材质必须具有电子隔缘性，保证两极机械隔离，防止正负极相互接触，两极接触的话会引发锂离子电池内部短路，造成电池损坏，甚至严重的话可能会发生爆炸起火事件。
2、能够保湿电解液，极大的减小了电解液的损耗，且在锂离子的传输过程中也有很好的透过性，隔膜材质需要有很强的浸透性。
3、锂离子电池温度过高的话，隔膜会有自动关断保护功能。
三、锂电池隔膜生产工艺流程
锂电池隔膜的生产工艺，主要分为干法拉伸与湿法拉伸。锂电池隔膜需要具备的诸多特性，对其生产工艺提出了特殊的要求，而生产工艺包括原材料配方和快速配方调整、微孔制备技术、成套设备自主设计等工艺。
锂电池干法隔膜工艺是隔膜制备过程中最常采用的方法，该工艺是将高分子聚合物、添加剂等原料混合形成均匀熔体，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜，之后在一定的温度下拉伸形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜。目前干法工艺重要包括干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺。
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，最后保温一定时间，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。
四、锂电池隔膜干法和湿法生产工艺
1、锂电池隔膜干法生产工艺
干法单拉工艺流程：
1）投料：将PE或PP及添加剂等原料按照配方预处理后，输送至挤出系统。
2）流延：将预处理的原料在挤出系统中，经熔融塑化后从模头挤出熔体，熔体经流延后形成特定结晶结构的基膜。
3）热处理：将基膜经热处理后得到硬弹性薄膜。
4）拉伸：将硬弹性薄膜进行冷拉伸和热拉伸后形成纳米微孔膜。
5）分切：将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为成品膜。
干法双拉工艺流程：
1）投料：将PP及成孔剂等原料按照配方预处理后输送至挤出系统。
2）流延：得到β晶含量高、β晶形态均一性好的PP流延铸片。
3）纵向拉伸：在一定温度下对铸片进行纵向拉伸，利用β晶受拉伸应力易成孔的特性来致孔。
4）横向拉伸：在较高的温度下对样品进行横向拉伸以扩孔，同时提高孔隙尺寸分布的均匀性。
2、锂电池隔膜湿法生产工艺
根据拉伸时取向是否同时，湿法工艺也可以分为湿法双向异步拉伸工艺以及双向同步拉伸工艺两种。
湿法异步拉伸工艺流程：
1）投料：将PE、成孔剂等原料按照配方进行预处理输送至挤出系统。
2）流延：将预处理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，熔体经流延后形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，得到含成孔剂的基膜。
5）萃取：将基膜经溶剂萃取后形成不含成孔剂的基膜。
6）定型：将不含成孔剂的基膜经干燥、定型得到纳米微孔膜。
7）分切：将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为成品膜。
湿法同步拉伸工艺流程：
湿法同步拉伸技术工艺流程与异步拉伸技术基本相同，只是拉伸时可在横、纵两个方向同时取向，免除了单独进行纵向拉伸的过程。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。
湿法异步拉伸工艺，增强了隔膜厚度均匀性，产品透明度高、无划伤、光学性能及表面性能优异，是综合性能的隔膜，在隔膜高端市场中占据着重要的地位，也是现阶段市场表现的锂电池隔膜。
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