鋰電池隔膜工藝制造*,

隔膜干法
干法: 干法又稱熔融拉伸法，其制備原理是：高聚物熔體擠出是在拉伸應力下結晶，形成垂直于擠出方向而有平行排列的片晶結構，并經過熱處理得到硬彈性材料。具有硬彈性的聚合物膜拉升后，機械外力使結晶缺陷處破裂形成微孔，后再經過綜述熱定型制得成品。其定型溫度需高于聚合物的玻璃化溫度而低于聚合物的結晶溫度。 熔融拉伸法制膜中，影響膜結構的因素有熔融牽伸比、擠出溫度與熱處理溫度等工藝條件。其分子取向度受熔融牽伸比與擠出溫度的影響，薄膜結晶性受熔融牽伸比與熱處理溫度的影響。該法易于工業化生產且無污染，是目前廣泛采用的方法，但是該法存在孔徑及孔隙率較難控制的缺點。在實際生產中應用較多的是單軸拉升，因此其生產的微孔是扁長的，膜的縱向熱收縮厲害，橫向機械強度較差。為了提高其孔隙率和橫向強度，也有采用雙向拉伸技術的，但受其成孔機理的制約，橫向方向的拉伸比一般不高，隔膜仍存在明顯的各向異性。
常見三種不同聚烯烴微孔隔膜的比較,材質特點, 制造要求, 優點, 缺點, 聚乙烯PE 熔點110～130 ℃，使用高密度聚乙烯使熔點提升溶媒混合后以吹塑法 或射出成型再加工 孔隙率、透氣率高、機械強度高 熔點較低 聚丙烯PP 熔點170～174 ℃，分子量大,擠出成型或射出成型后再機械拉伸 材料強度好，容許加工范圍較寬，可以雙向拉伸在加熱條件下易氧化 PP/PE/PP復合膜結合聚烯烴各種材質不同特性開發具有自關閉功能  較單層膜再增加多層膜復合技術,低熔點PE具有熱反應功能，PP機 械性能好，兼顧安全性昂貴、技術難度高.無紡布隔膜熱收縮是導致鋰離子電池正負極接觸從而引發短路、電池熱失控的重要原因之一，采用無紡布結構可以提高隔膜熱尺寸穩定性與安全性。與聚烯烴隔膜相比，無紡布隔膜還具有更好的浸潤性和更大的孔隙率，可選擇的材質范圍更廣。制備無紡布隔膜包括造紙法和靜電紡絲法。 隔膜濕法 濕法又稱熱致相分離法，其基本制備原理是：在高溫下將聚合物溶于高沸點、低揮發性的溶劑中形成均相液，然后降溫冷卻，導致溶液產生液－固相分離或液－液相分離，再選用揮發性試劑將高沸點溶劑萃取出來，經過干燥獲得一定結構形狀的高分子微孔膜。在制造過程中，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，且溶劑萃取后拉伸比萃取前拉伸具有更大的孔徑和更好的孔徑分布。 與干法制備隔膜相比，該方法制備的隔膜優點是制備隔膜的均一性好、抗穿刺強度大。該法制備隔膜的終結構取決于相分離過程動力學，冷卻速率對分相過程有著重要的影響。此外，聚合物溶液的初始濃度、聚合物分子量、溶劑分子的運動與結晶能力、成核劑等都影響著膜孔結構形態。 微孔自動關斷保護性能是鋰離子電池隔膜的一種安全保護措施，是鋰離子電池限制溫度升高及防止短路的有效方法。針對此功能，開發的PP/PE/PP三層隔膜，當溫度升高時PE層首先熔斷閉孔，而PP層可以保持尺寸的完整性(通常認定PE熔點為135℃，PP為165℃)。因此，從閉孔到隔膜破壞仍有30℃的溫度空間以保證電池安全地停止工作。但是，當電池工作溫度進一步升高，一旦超過PP熔點后，隔膜材料會破壞，將造成正、負極的大面積接觸、短路，從而劇烈發熱、汽化電解液、著火。采用干法、濕法制備的隔膜及PP/PE/PP三層隔膜的典型SEM圖片。雖然聚烯烴微孔膜應用在鋰離子電池上取得了巨大的成功。但它并不是專門為鋰離子電池開發設計的；特別是其存在熱收縮大、熱熔融溫度低、孔隙率不夠高、吸液率和浸潤性較低等缺點。比PP或PE更適合作為鋰離子電池隔膜的材料體系并不難找到,性能可能更為優異,如某些纖維素復合材料、氟取代的聚烯烴衍生物、新型的復合材料體系PVdF/HFP、PVdF/無機納米材料復合物、聚酰亞胺等。關鍵問題是找到適合的制備方法，使制備的隔膜在機械強度等綜合性能上與PP或PE隔膜相當。