锂电池隔膜工艺制造*,

隔膜干法
干法: 干法又称熔融拉伸法，其制备原理是：高聚物熔体挤出是在拉伸应力下结晶，形成垂直于挤出方向而有平行排列的片晶结构，并经过热处理得到硬弹性材料。具有硬弹性的聚合物膜拉升后，机械外力使结晶缺陷处破裂形成微孔，后再经过综述热定型制得成品。其定型温度需高于聚合物的玻璃化温度而低于聚合物的结晶温度。 熔融拉伸法制膜中，影响膜结构的因素有熔融牵伸比、挤出温度与热处理温度等工艺条件。其分子取向度受熔融牵伸比与挤出温度的影响，薄膜结晶性受熔融牵伸比与热处理温度的影响。该法易于工业化生产且无污染，是目前广泛采用的方法，但是该法存在孔径及孔隙率较难控制的缺点。在实际生产中应用较多的是单轴拉升，因此其生产的微孔是扁长的，膜的纵向热收缩厉害，横向机械强度较差。为了提高其孔隙率和横向强度，也有采用双向拉伸技术的，但受其成孔机理的制约，横向方向的拉伸比一般不高，隔膜仍存在明显的各向异性。
常见三种不同聚烯烃微孔隔膜的比较,材质特点, 制造要求, 优点, 缺点, 聚乙烯PE 熔点110～130 ℃，使用高密度聚乙烯使熔点提升溶媒混合后以吹塑法 或射出成型再加工 孔隙率、透气率高、机械强度高 熔点较低 聚丙烯PP 熔点170～174 ℃，分子量大,挤出成型或射出成型后再机械拉伸 材料强度好，容许加工范围较宽，可以双向拉伸在加热条件下易氧化 PP/PE/PP复合膜结合聚烯烃各种材质不同特性开发具有自关闭功能  较单层膜再增加多层膜复合技术,低熔点PE具有热反应功能，PP机 械性能好，兼顾安全性昂贵、技术难度高.无纺布隔膜热收缩是导致锂离子电池正负极接触从而引发短路、电池热失控的重要原因之一，采用无纺布结构可以提高隔膜热尺寸稳定性与安全性。与聚烯烃隔膜相比，无纺布隔膜还具有更好的浸润性和更大的孔隙率，可选择的材质范围更广。制备无纺布隔膜包括造纸法和静电纺丝法。 隔膜湿法 湿法又称热致相分离法，其基本制备原理是：在高温下将聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶剂中形成均相液，然后降温冷却，导致溶液产生液－固相分离或液－液相分离，再选用挥发性试剂将高沸点溶剂萃取出来，经过干燥获得一定结构形状的高分子微孔膜。在制造过程中，可以在溶剂萃取前进行单向或双向拉伸，萃取后进行定型处理并收卷成膜，也可以在萃取后进行拉伸，且溶剂萃取后拉伸比萃取前拉伸具有更大的孔径和更好的孔径分布。 与干法制备隔膜相比，该方法制备的隔膜优点是制备隔膜的均一性好、抗穿刺强度大。该法制备隔膜的终结构取决于相分离过程动力学，冷却速率对分相过程有着重要的影响。此外，聚合物溶液的初始浓度、聚合物分子量、溶剂分子的运动与结晶能力、成核剂等都影响着膜孔结构形态。 微孔自动关断保护性能是锂离子电池隔膜的一种安全保护措施，是锂离子电池限制温度升高及防止短路的有效方法。针对此功能，开发的PP/PE/PP三层隔膜，当温度升高时PE层首先熔断闭孔，而PP层可以保持尺寸的完整性(通常认定PE熔点为135℃，PP为165℃)。因此，从闭孔到隔膜破坏仍有30℃的温度空间以保证电池安全地停止工作。但是，当电池工作温度进一步升高，一旦超过PP熔点后，隔膜材料会破坏，将造成正、负极的大面积接触、短路，从而剧烈发热、汽化电解液、着火。采用干法、湿法制备的隔膜及PP/PE/PP三层隔膜的典型SEM图片。虽然聚烯烃微孔膜应用在锂离子电池上取得了巨大的成功。但它并不是专门为锂离子电池开发设计的；特别是其存在热收缩大、热熔融温度低、孔隙率不够高、吸液率和浸润性较低等缺点。比PP或PE更适合作为锂离子电池隔膜的材料体系并不难找到,性能可能更为优异,如某些纤维素复合材料、氟取代的聚烯烃衍生物、新型的复合材料体系PVdF/HFP、PVdF/无机纳米材料复合物、聚酰亚胺等。关键问题是找到适合的制备方法，使制备的隔膜在机械强度等综合性能上与PP或PE隔膜相当。