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簡述磷酸鐵鋰離子電池隔膜生產(chǎn)工藝流程及原理

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:810次  |  2021年02月10日  

鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝原理


磷酸鐵鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝重要分為干法和濕法,其中干、濕法工藝的重要步驟和原理為:


1、干法先對聚烯烴樹脂進(jìn)行熔融、擠壓和吹制操作,形成結(jié)晶性高分子薄膜,然后進(jìn)行結(jié)晶化熱處理和退火操作,獲得高度取向的薄膜結(jié)構(gòu),然后在高溫中拉伸,測試結(jié)晶截面分離,形成多孔結(jié)構(gòu)電池隔膜。干法工藝中還可以分為單向拉伸和雙向拉伸。


2、濕法傳統(tǒng)濕法制備以相轉(zhuǎn)化法為主,近年以TIPS熱致相分離法為主。原理為將結(jié)晶性聚合物、熱塑性聚合物以及具有高沸點(diǎn)的小分子化學(xué)物稀釋劑(比如石蠟油)進(jìn)行混合,在高溫下形成均相溶液,然后降低溶液溫度,使混合物發(fā)生固液相分離或者液液分離,將小分子化學(xué)物稀釋劑萃取脫除后,形成熱塑性與結(jié)晶性聚合物的多孔隔膜。


磷酸鐵鋰離子電池隔膜具有的諸多特性以及其性能指標(biāo)的難以兼顧決定了其生產(chǎn)工藝技術(shù)壁壘高、研發(fā)難度大。隔膜生產(chǎn)工藝包括原材料配方和快速配方調(diào)整、微孔制備技術(shù)、成套設(shè)備自主設(shè)計(jì)等諸多工藝。其中,微孔制備技術(shù)是磷酸鐵鋰離子電池隔膜制備工藝的核心,根據(jù)微孔成孔機(jī)理的差別可以將隔膜工藝分為干法與濕法兩種。


干法隔膜按照拉伸取向分為單拉和雙拉


干法隔膜工藝是隔膜制備過程中最常采用的方法,該工藝是將高分子聚合物、添加劑等原料混合形成均勻熔體,擠出時在拉伸應(yīng)力下形成片晶結(jié)構(gòu),熱處理片晶結(jié)構(gòu)獲得硬彈性的聚合物薄膜,之后在一定的溫度下拉伸形成狹縫狀微孔,熱定型后制得微孔膜。目前干法工藝重要包括干法單向拉伸和雙向拉伸兩種工藝。


干法單拉工藝流程為:


1)投料:將PE或PP及添加劑等原料按照配方預(yù)處理后,輸送至擠出系統(tǒng)。


2)流延:將預(yù)處理的原料在擠出系統(tǒng)中,經(jīng)熔融塑化后從模頭擠出熔體,熔體經(jīng)流延后形成特定結(jié)晶結(jié)構(gòu)的基膜。


3)熱處理:將基膜經(jīng)熱處理后得到硬彈性薄膜。


4)拉伸:將硬彈性薄膜進(jìn)行冷拉伸和熱拉伸后形成納米微孔膜。


5)分切:將納米微孔膜根據(jù)客戶的規(guī)格要求裁切為成品膜。


干法雙拉工藝流程為:


1)投料:將PP及成孔劑等原料按照配方預(yù)處理后輸送至擠出系統(tǒng)。


2)流延:得到β晶含量高、β晶形態(tài)均一性好的PP流延鑄片。


3)縱向拉伸:在一定溫度下對鑄片進(jìn)行縱向拉伸,利用β晶受拉伸應(yīng)力易成孔的特性來致孔。


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