解析鋰離子電池隔膜的生產過程

上一篇主要介紹了鋰離子電池電解液的相關制備方法，作為鋰離子電池的另一大主要材料——隔膜，它承擔著隔絕正負極防止電池短路、具有多孔性可通過鋰離子形成離子通路的作用。本文就從鋰離子電池隔膜的制備方法入手，帶大家了解鋰離子電池隔膜的生產過程。

1， 干法：

干法工藝是指將高分子聚合物以及添加劑混合均勻后熔融擠出，并在拉伸應力下形成晶體結構，熱處理后獲得薄膜，然后在一定溫度下拉伸出狹縫狀微孔，熱定型后形成干法隔膜，目前主要的工藝包括干法單拉和干法雙拉。

干法單拉：

生產工藝描述：

首先將聚合物及添加劑等原料配比預處理后輸送到擠出系統，然后將預處理的原料在擠出系統中經熔融塑化后從模頭擠出熔體，經流延后形成特定結晶結構的基膜；將基膜經熱處理后得到硬彈性薄膜，再進行冷拉伸和熱拉伸后形成納米微孔膜，最后根據客戶的需求裁切為成品膜，整個流程相對比較簡單，成本也低一些。

干法雙拉：

由于PP 的β晶型為六方晶系，單晶成核、晶片排列疏松，擁有沿徑向生長成發散式束狀的片晶結構的同時不具有完整的球晶結構，在熱和應力作用下會轉變為更加致密和穩定的α晶，在吸收大量沖擊能后將會在材料內部產生孔洞。該工藝通過在PP 中加入具有成核作用的β晶型改性劑，利用PP 不同相態間密度的差異，在拉伸過程中發生晶型轉變形成微孔，其工藝流程和干法單拉大同小異，中間拉伸過程分為橫向拉伸和縱向拉伸，性能會比單向拉伸隔膜好一些。

2，濕法：

利用熱致相分離的原理，將增塑劑與聚烯烴樹脂混合，利用熔融混合物降溫過程中發生固-液相或液-液相分離的現象，壓制膜片，加熱至接近熔點溫度后拉伸使分子鏈取向一致，保溫一定時間后用易揮發溶劑將增塑劑從薄膜中萃取出來，進而制得的相互貫通的亞微米尺寸微孔膜材料。濕法工藝適合生產較薄的單層PE隔膜，是一種隔膜產品厚度均勻性更好、力學性能更好的制備工藝。根據拉伸時取向是否同時，濕法工藝也可以分為濕法雙向異步拉伸工藝以及雙向同步拉伸工藝兩種。

濕法異步拉伸工藝流程為：投料、流延、縱向拉伸、橫向拉伸、萃取、定型、分切。

濕法同步拉伸技術工藝流程與異步拉伸技術基本相同，只是拉伸時可在橫、縱兩個方向同時取向，免除了單獨進行縱向拉伸的過程，增強了隔膜厚度均勻性。

干法、濕法所制備的隔膜具有不同的特點，隔膜的過程檢測方法和手段已經在之前的文章詳細講解過，這里不在詳述，只對基本的性能進行比較。

3，陶瓷隔膜：

隨著鋰離子電池能量密度的提升，對隔膜的要求也越來越高，陶瓷隔膜應運而生，在基膜的表面利用一系列的方法復合一層陶瓷層，可以提高隔膜的力學性能以及熱收縮性能。

陶瓷種類為氧化鋁、勃姆石，涂覆方法主要是凹版涂布，另外還有噴涂、浸入、狹縫涂布等技術，涂覆的厚度也是越來越薄，根據電池種類的不同選擇不同種類的陶瓷隔膜。需要說明的是，盡管最終陶瓷隔膜看起來是很簡單的一款產品，但陶瓷的選擇、粘結劑的選擇、陶瓷漿料的加工、涂覆一致性等等都是一個需要積累的過程，也具有一定的技術含量，做好也并不容易。

4，無紡布隔膜：

一般采用靜電紡絲法制作，原理為將高分子流體靜電霧化，霧化分裂出的物質不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以運行相當長的距離，最終固化成纖維。

但其較高的成本以及目前電性能的不穩定還是限制了無紡布隔膜的應用，有待進一步開發和研究。

小結：

本文主要介紹了的鋰離子電池隔膜在工業上的生產方法，隨著動力電池能量密度的提升，隔膜也是越來越薄，性能的要求也是越開越高，這就倒逼隔膜企業不斷的進行技術的創新，才能不被新能源行業淘汰， 相信隨著科技的發展，越來越多的新型隔膜也將走進人們的視野。