(6)熱收縮率——反映隔膜高溫環(huán)境下的尺寸穩(wěn)定性 一方面,隔膜需要在電池使用的溫度范圍內(nèi)(-20~60℃)保持尺寸穩(wěn)定;另一方面,在電池生產(chǎn)過程中由于電

(6)熱收縮率——反映隔膜高溫環(huán)境下的尺寸穩(wěn)定性

一方面,隔膜需要在電池使用的溫度范圍內(nèi)(-20~60℃)保持尺寸穩(wěn)定;另一方面,在電池生產(chǎn)過程中由于電解液對水份非常敏感,大多數(shù)廠家會在注液前進行85℃左右的烘烤,要求在這個溫度下隔膜的尺寸也應該穩(wěn)定,否則會造成電池在烘烤時,隔膜收縮過大,極片外露造成短路。

以濕法隔膜為例,一般要求90℃條件下加熱2小時條件下,縱向<5.0%,橫向<3.0%。

(7)閉孔溫度、破膜溫度——反映隔膜耐熱性能和熱安全性能的最重要參數(shù)

閉孔溫度是指達到這一溫度后,隔膜能夠在熱作用下關閉孔隙,從而在電池內(nèi)部形成斷路,防止電池內(nèi)部溫度由于內(nèi)部電流過大進一步上升,造成安全隱患。

破膜溫度是造成電池破壞的極限溫度,在此溫度下,隔膜完全融化收縮,電極內(nèi)部短路產(chǎn)生高溫直至電池解體或爆炸。

(8)孔隙率——反映隔膜內(nèi)部的微孔數(shù)量,影響電池內(nèi)阻

孔隙率是材料中孔隙體積占總體積的比例,反映隔膜內(nèi)部微孔體積占比多少。孔隙率的大小影響電池的內(nèi)阻,但不同種隔膜之間的空隙率的絕對值無法直接比較。

孔隙率較大便于鋰離子通過,但是孔隙率過大則影響機械強度和閉孔性能。目前商用隔膜孔隙率一般在40%~60%之間。

3、鋰電池隔膜的生產(chǎn)工藝對比

目前市場上主流的鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝包括兩種技術流派,即干法(熔融拉升工藝)和濕法(熱致相分離工藝),其中干法工藝又可細分為干法單向拉伸工藝和干法雙向拉伸工藝。

兩種方法都包括至少一個取向步驟使薄膜產(chǎn)生空隙并提高拉升強度。

干法的制備原理是先將高聚物原料熔融,之后高聚物熔體擠出時在拉伸應力下結晶,形成垂直于擠出方向而又平行排列的片晶結構,并經(jīng)過熱處理得到硬彈性材料。具有硬彈性的聚合物膜經(jīng)過拉伸環(huán)節(jié)之后發(fā)生片晶之間的分離而形成狹縫狀微孔,再經(jīng)過熱定型制得微孔膜。

該工藝對過程精密控制要求高,尤其是拉伸溫度高于聚合物的玻璃化溫度而低于聚合物的結晶溫度。

目前主要包括干法單向拉伸和雙向拉伸工藝。

干法工藝的主要難點在于過程控制精度要求嚴格,孔隙率控制較難把握。

干法的制備流程圖

濕法工藝和干法相比,濕法需要有機溶劑,其基本過程是指在高溫下將聚合物溶于高沸點、低揮發(fā)性的溶劑中形成均相液,然后降溫冷卻,導致溶液產(chǎn)生液-固相分離或液-液相分離,再選用揮發(fā)性試劑將高沸點溶劑萃取出來,經(jīng)過干燥獲得一定結構形狀的高分子微孔膜。在隔膜用微孔膜制造過程中,可以在溶劑萃取前進行單向或雙向拉伸,萃取后進行定型處理并收卷成膜,也可以在萃取后進行拉伸。

用這種方法生產(chǎn)的超高分子量聚乙烯微孔膜具有良好的機械性能。

和干法相比,濕法的制膜過程相對容易調控,可以較好地控制孔徑、孔徑分布和孔隙率。

但制備過程中需要大量的溶劑,容易造成環(huán)境污染,而且與干法熔融拉伸法相比工藝相對復雜。

目前日韓廠商采用濕法工藝的公司較多,國內(nèi)企業(yè)也越來越多使用這一技術,主要有日本旭化成、東燃化學、三菱化學、韓國SK化學、星源材質、中科科技等。

濕法的制備流程圖

二、格局——全球鋰電池隔膜行業(yè)的競爭生態(tài)和演進趨勢

站在2015向前看,日美隔膜廠商占據(jù)絕對主導地位。

根據(jù)IIT的統(tǒng)計,從2010年隔膜廠商的市場份額來看,日本和美國占據(jù)了絕對的主導地位,總體份額超過了70%,韓國SK也占據(jù)了全球市場約12%的份額。

而中國整體市場份額占比不足6%。

但隨著鋰電池產(chǎn)業(yè)轉移,韓國鋰電池市場迅猛發(fā)展,隨之帶動本土隔膜企業(yè)發(fā)展,至2013年,韓國已占據(jù)20%左右的全球市場份額。

[責任編輯:陳語]

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