鋰離子電池隔膜的研究及發(fā)展現(xiàn)狀-文庫(kù)吧資料
2025-07-04 22:26本頁(yè)面
【正文】 子電池隔膜制備的常用方法，但該工藝存在孔徑及孔隙率較難控制，拉伸比較小，只有約1～3，同時(shí)低溫拉伸時(shí)容易導(dǎo)致隔膜穿孔，產(chǎn)品不能做得很薄。T．H．Yu介紹了制膜的另一種拉伸工藝，拉伸在極低的溫度(如一198～一70℃)下進(jìn)行，然后在低于聚合物熔融溫度的條件下熱固定，再在聚合物熔融溫度下，以10 mm／s的速度拉伸，制備微孔膜。M．xu等采用干法雙向拉伸技術(shù)，制備了亞微米級(jí)孔徑的微孔PP隔膜，其微孔具有很好的力學(xué)性能和滲透性能，平均孔隙率為30％～40％，平均孔徑為0. 05μm。與單向拉伸相比，其在橫向方向的強(qiáng)度有所提高，而且可以根據(jù)隔膜對(duì)強(qiáng)度的要求，適當(dāng)?shù)母淖儥M向和縱向的拉伸比來獲得所需性能，同時(shí)雙向拉伸所得的微孔的孔徑更加均勻，透氣性更好。 干法雙向拉伸工藝是中科院化學(xué)研究所20世紀(jì)90年代初開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝。由于受國(guó)外專利保護(hù)，國(guó)內(nèi)采用單向拉伸方法制備隔膜的工業(yè)化進(jìn)展很慢，目前杭州的一條生產(chǎn)線通過在PP中加入成核劑以及油類添加劑來加速退火過程中的結(jié)晶速率而制備的單層PP隔膜已在市場(chǎng)上銷售。目前美國(guó)Celgard公司、日本宇部公司均采用此種工藝生產(chǎn)單層PE、PP以及3層PP／PE／PP復(fù)合膜。 干法單向拉伸工藝是通過硬彈性纖維的方法，制備出低結(jié)晶度的高取向PE或PP隔膜，再高溫退火獲得高結(jié)晶度的取向薄膜。干法按拉伸方向不同可分為干法單向拉伸和雙向拉伸。 2．1干法工藝 鋰離子電池隔膜按制備工藝的不同可分為干法和濕法兩大類，主要區(qū)別在于隔膜微孔的成孔機(jī)理不同。目前市場(chǎng)化的鋰離子電池隔膜主要有單層PE、單層PP、3層PP／PE／PP復(fù)合膜。 2鋰離子電池隔膜制備方法 隔膜的力學(xué)性能是影響其應(yīng)用的一個(gè)重要因素，如果隔膜破裂，就會(huì)發(fā)生短路，降低成品率，因此要求隔膜有一定的強(qiáng)度、彈性和耐摩擦性能。 其主要作用有：隔離正、負(fù)極并使電池內(nèi)的電子不能自由穿過；讓電解質(zhì)液中的離子在正負(fù)極間自由通過。 1 電池隔膜的主要作用及性能要求 實(shí)現(xiàn)隔膜的國(guó)產(chǎn)化，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的國(guó)產(chǎn)化隔膜，能有望降低整個(gè)隔膜乃至鋰離子電池的市場(chǎng)價(jià)格。 隨著鋰離子電池應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，隔膜材料的需求量將進(jìn)一步增加。目前國(guó)內(nèi)從事鋰離子電池行業(yè)的企業(yè)超過百家，其中深圳的比亞迪、比克，天津的力神等已發(fā)展成為全球電池行業(yè)的骨干企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年鉛酸電池在電池市場(chǎng)中所占份額下降到50％以下，2007年以后鋰離子電池已在市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位。 隨著信息、材料和能源技術(shù)的進(jìn)步，鋰離子電池以其高比能量、長(zhǎng)循環(huán)壽命、無記憶效應(yīng)、安全可靠以及能快速充放電等優(yōu)點(diǎn)而成為新型電源技術(shù)研究的熱點(diǎn)。 摘要：綜述了隔膜的主要作用及性能、國(guó)內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀。盡管發(fā)展隔膜對(duì)促進(jìn)鋰電產(chǎn)業(yè)具有重大意義，但從投資角度言，隔膜具有典型的“高技術(shù)、高資本”特點(diǎn)，且項(xiàng)目從啟動(dòng)到投產(chǎn)運(yùn)行周期很長(zhǎng)，投資風(fēng)險(xiǎn)較大，一定程度上阻礙了國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)這一重要領(lǐng)域的投資。通過正在中國(guó)福建建設(shè)的合資企業(yè)和在新加坡建設(shè)新的石化裝置，使其世界級(jí)石化裝置的產(chǎn)能增加一倍以上。預(yù)計(jì)全球?qū)垡蚁?、聚丙烯和芳烴等主要石化產(chǎn)品的需求將以高于全球GDP23%的速度增長(zhǎng)，而亞洲增速最快。目前，國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)隔膜的企業(yè)僅有星源科技、金輝高科兩家技術(shù)相對(duì)成熟，市場(chǎng)供應(yīng)量嚴(yán)重不足，大部分依賴進(jìn)口，市場(chǎng)主要被日本旭化成工業(yè)、東燃化學(xué)，及美國(guó)Celgard把持。聚合物薄膜在薄膜太陽(yáng)能電池中同樣具有廣闊的應(yīng)用空間，開發(fā)生產(chǎn)鋰電池隔離膜、太陽(yáng)能光伏新材料是制膜企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的大方向。據(jù)中投顧問發(fā)布的《20082010年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)分析及投資咨詢報(bào)告》指出，到2012年如果形成100萬輛混合動(dòng)力汽車的規(guī)模，電池隔膜需要將近4億平方米。佛塑股份總工程師、金輝公司董事長(zhǎng)吳耀根指出，由于技術(shù)含量很高，隔膜是鋰電池中最后國(guó)產(chǎn)化的產(chǎn)品，而現(xiàn)在公司已經(jīng)掌握了隔膜的核心技術(shù)。從外觀上看，它與普通的白色塑料沒什么明顯區(qū)別，但在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜卻是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。 鋰離子電池因具有工作電壓高、能量密度大(重量輕)、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng)和無污染等優(yōu)點(diǎn)，成為各類電子產(chǎn)品的主力電源，全球鋰離子電池的需求量年均遞增30%以上，市場(chǎng)非常龐大，中國(guó)目前鋰離子電池生產(chǎn)量占世界總量的三分之一以上，100多家鋰電生產(chǎn)企業(yè)對(duì)鋰離子電池材料需求殷切，鋰離子電池由正負(fù)電極、電解質(zhì)及聚合物隔離膜組成，隔膜系鋰電材料中技術(shù)壁壘最高的一種高附加值材料，毛利率通常達(dá)到70%以上，占了鋰電池成本的2030%。現(xiàn)在雖然中國(guó)電動(dòng)自行車、摩托車等輕型電動(dòng)車保有量已超過5000萬輛，穩(wěn)居世界第一，由此派生出的電池生產(chǎn)廠家也為數(shù)眾多。而且濕法主要用于高端隔膜，干法用于中低端產(chǎn)品。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。光明新區(qū)制造基地項(xiàng)目完成后，年產(chǎn)值超10億元，年
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