摘要:对于锂电池系列,由于电解液为有机溶剂体系,因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料,一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。锂离子电池隔膜具有大量曲折贯通的微孔,能够保证电解质离子自由通过形成充放电回路;而在电池过度充电或者温度升高时,隔膜通过闭孔功能将电池的正极和负极分开
锂电池隔膜(图片来自:联净自动化)
对于锂电池系列,由于电解液为有机溶剂体系,因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料,一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。锂离子电池隔膜具有大量曲折贯通的微孔,能够保证电解质离子自由通过形成充放电回路;而在电池过度充电或者温度升高时,隔膜通过闭孔功能将电池的正极和负极分开以防止其直接接触而短路,达到阻隔电流传导,防止电池过热甚至爆炸的作用。
隔膜生产工艺包括原材料配方和快速配方调整、微孔制备技术、成套设备自主设计等。
微孔制备技术是锂离子电池隔膜制备工艺的核心,目前锂离子电池隔膜的主流生产工艺主要包括“干法(单向、双向)拉伸工艺”和“湿法(相分离)工艺”两种,两者各有特点,且常结合后续涂覆处理以提升性能。以下是具体流程及对比:
干法电极制造设备(图片来自:联净自动化)
01
主流生产工艺
l.高强度,厚度&透气一致性好
l.适用于高能量密度电池以及涂覆基膜
单层隔膜(来源:联净自动化)
(2)双层隔膜双层复合隔膜,安全系数高
双层隔膜(来源:联净自动化)
l 在电池重物冲击、断面等安全性测试时,隔膜可延展保护极片,防止正负极接触
l 超小微孔尺寸且、分布高度均一集中
l 强度比同等规格产品提升20%以上
高强高韧隔膜(来源:联净复合材料)
①原理:通过物理拉伸在聚合物薄膜中形成微孔。
②材料:以聚丙烯(PP)为主。
③步骤:
干法制造工艺(来源:联净自动化)
1.原料混合:PP树脂与添加剂(如成孔剂)混合。
2.熔融挤出:高温熔融后挤出成厚片(流延成膜)。
3.退火处理:消除内应力,形成硬弹性膜。
4.单向拉伸:沿纵向拉伸形成狭缝状微孔。
5.热定型:高温固定孔隙结构,避免收缩。
④特点:
优点:工艺简单、成本低、环保(无需溶剂)。
缺点:孔径均匀性较差,机械强度较低。
应用:动力电池(如磷酸铁锂电池)、储能电池。
❷湿法工艺(Wet Process)
应 用: 高性能锂离子电池
l 厚度均匀,孔径分布均匀,透过性好
l 高拉伸强度,高抗穿刺强度,机械性能优异
l 热收缩小,尺寸稳定,热稳定性高
l 吸液率高,保液性好,内阻低,电性能优异
l 较低的闭孔温度,良好的自关断性能,优异的安全性能
湿法隔膜(来源:联净复合材料)
①原理:利用热致相分离(TIPS)形成均匀微孔。
②材料:以聚乙烯(PE)为主,搭配溶剂(如白油、石蜡油)。
③步骤:
1.原料混合:PE与液态烃类溶剂共混。
2.熔融挤出:形成均质凝胶状薄膜。
3.双向拉伸:纵向(MD)和横向(TD)拉伸形成微孔。
4.溶剂萃取:用挥发性溶剂(如二氯甲烷)洗去残留溶剂。
5.干燥定型:去除溶剂并收卷。
④特点:
优点:孔径均匀、孔隙率高(40%-60%),适合高能量密度电池。
缺点:成本高、工艺复杂、溶剂回收需环保处理。
应用:三元材料电池、消费电子类电池(如手机、笔记本)。
02
工艺对比
[项目]干法工艺湿法工艺
参数对比:
隔膜不同制备工艺方法对比(来源:联净复合材料)
[材料]PP PE
[孔隙率]30%-40% 40%-60%
[厚度]较厚(16-40μm) 较薄(5-20μm)
[成本]低 高(溶剂回收占30%成本)
[性能]机械强度较低 均匀性、闭孔特性优异
[应用领域]动力电池、储能 高端消费电子、三元电池
03
发展趋势
❶干湿法结合:如干法基膜+湿法涂覆,兼顾成本与性能。
❷新型材料:开发聚酰亚胺(PI)、纤维素等耐高温隔膜。
❸薄型化/高安全性:提升能量密度同时降低热失控风险。
来源:锂电百科一点号