磷酸铁锂电池隔膜生产工艺流程及原理

来源：维多利亚3308  日期：2019-05-30 09:37  浏览量：次

　　磷酸铁锂电池隔膜生产工艺流程及原理。磷酸铁锂电池隔膜生产工艺复杂、技术壁垒高。高性能锂电池需要隔膜具有厚度均匀性以及优良的力学性能（包括拉伸强度和抗穿刺强度）、透气性能、理化性能（包括润湿性、化学稳定性、热稳定性、安全性）。隔膜的优异与否直接影响锂电池的容量、循环能力以及安全性能等特性。

　　锂离子电池隔膜的生产工艺原理

　　磷酸铁锂电池隔膜的生产工艺主要分为干法和湿法，其中干、湿法工艺的主要步骤和原理为：

　　1、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。

　　2、湿法——传统湿法制备以相转化法为主，近年以TIPS热致相分离法为主。原理为将结晶性聚合物、热塑性聚合物以及具有高沸点的小分子化学物稀释剂(比如石蜡油)进行混合，在高温下形成均相溶液，然后降低溶液温度，使混合物发生固液相分离或者液液分离，将小分子化学物稀释剂萃取脱除后，形成热塑性与结晶性聚合物的多孔隔膜。

　　磷酸铁锂电池隔膜生产工艺流程

　　磷酸铁锂电池隔膜具有的诸多特性以及其性能指标的难以兼顾决定了其生产工艺技术壁垒高、研发难度大。隔膜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诸多工艺。其中，微孔制备技术是磷酸铁锂电池隔膜制备工艺的核心，根据微孔成孔机理的区别可以将隔膜工艺分为干法与湿法两种。

　　干法隔膜按照拉伸取向分为单拉和双拉

　　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。目前干法工艺主要包括干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺。

　　干法单拉工艺流程为：

　　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。

　　干法双拉工艺流程为：

　　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。

　　5）定型收卷：通过在高温下对隔膜进行热处理，降低其热收缩率，提高尺寸稳定性。

　　湿法隔膜按照拉伸取向是否同时分为异步和同步

　　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、理化性能及力学性能更好的制备工艺。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为：

　　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。

　　以上就是磷酸铁锂电池隔膜生产工艺流程及原理，在储能锂电池中，目前磷酸铁锂电池仍为主流，由于储能锂电池对能量密度要求不高，因此我们预计到2020年储能锂电池中湿法隔膜渗透率约为20%。