锂离子电池隔膜的相关制备步骤及方法介绍
来源：宝鄂实业
2019-05-08 21:59
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1， 干法:
干法工艺是指将高分子聚合物以及添加剂混合均匀后熔融挤出，并在拉伸应力下形成晶体结构，热处 理后获得薄膜，然后在一定温度下拉伸出狭缝状微孔，热定型后形成干法隔膜，目前主要的工艺包括 干法单拉和干法双拉。
首先将聚合物及添加剂等原料配比预处理后输送到挤出系统，然后将预处理的原料在挤出系统中经熔 融塑化后从模头挤出熔体，经流延后形成特定结晶结构的基膜;将基膜经热处理后得到硬弹性薄膜， 再进行冷拉伸和热拉伸后形成纳米微孔膜，最后根据客户的需求裁切为成品膜，整个流程相对比较简 单，成本也低一些。
干法双拉:
由于PP 的β晶型为六方晶系，单晶成核、晶片排列疏松，拥有沿径向生长成发散式束状的片晶结构的 同时不具有完整的球晶结构，在热和应力作用下会转变为更加致密和稳定的α晶，在吸收大量冲击能 后将会在材料内部产生孔洞。该工艺通过在PP 中加入具有成核作用的β晶型改性剂，利用PP 不同相 态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔，其工艺流程和干法单拉大同小异，中间拉伸 过程分为横向拉伸和纵向拉伸，性能会比单向拉伸隔膜好一些。
2，湿法:
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利用热致相分离的原理，将增塑剂与聚烯烃树脂混合，利用熔融混合物降温过程中发生固-液相或液-液相分离的现象，压制膜片，加热至接近熔点温度后拉伸使分子链取向一致，保温一定时间后用易挥 发溶剂将增塑剂从薄膜中萃取出来，进而制得的相互贯通的亚微米尺寸微孔膜材料。湿法工艺适合生 产较薄的单层PE隔膜，是一种隔膜产品厚度均匀性更好、力学性能更好的制备工艺。根据拉伸时取向是否同 时，湿法工艺也可以分为湿法双向异步拉伸工艺以及双向同步拉伸工艺两种。
湿法异步拉伸工艺流程为:投料、流延、纵向拉伸、横向拉伸、萃取、定型、分切。
湿法同步拉伸技术工艺流程与异步拉伸技术基本相同，只是拉伸时可在横、纵两个方向同时取向，免 除了单独进行纵向拉伸的过程，增强了隔膜厚度均匀性。
干法、湿法所制备的隔膜具有不同的特点，隔膜的过程检测方法和手段已经在之前的文章详细讲解 过，这里不在详述，只对基本的性能进行比较。
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3，陶瓷隔膜:
随着锂离子电池能量密度的提升，对隔膜的要求也越来越高，陶瓷隔膜应运而生，在基膜的表面利用 一系列的方法复合一层陶瓷层，可以提高隔膜的力学性能以及热收缩性能。
陶瓷种类为氧化铝、勃姆石，涂覆方法主要是凹版涂布，另外还有喷涂、浸入、狭缝涂布等技术，涂 覆的厚度也是越来越薄，根据电池种类的不同选择不同种类的陶瓷隔膜。需要说明的是，尽管最终陶 瓷隔膜看起来是很简单的一款产品，但陶瓷的选择、粘结剂的选择、陶瓷浆料的加工、涂覆一致性等 等都是一个需要积累的过程，也具有一定的技术含量，做好也并不容易。
4，无纺布隔膜:
一般采用静电纺丝法制作，原理为将高分子流体静电雾化，雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚 合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。
但其较高的成本以及目前电性能的不稳定还是限制了无纺布隔膜的应用，有待进一步开发和研究。
小结:
本文主要介绍了的锂离子电池隔膜在工业上的生产方法，随着动力电池能量密度的提升，隔膜也是越 来越薄，性能的要求也是越开越高，这就倒逼隔膜企业不断的进行技术的创新，才能不被新能源行业 淘汰， 相信随着科技的发展，越来越多的新型隔膜也将走进人们的视野。
(三)锂离子电池电解液的相关制备方法
作为锂离子电池的“血液”——电解液，它承担着传导锂离子的重任，是锂离子电池获得高能量密度、低阻抗 的关键;本系列就从电解液的制作过程入手，开始逐步的展开，为大家介绍四大主材的制作过程。
1,溶剂的制备:
EC、DEC、PC、DMC等环状或者链状的酯类，下面以EC为例简单的介绍一下溶剂的制作过程。
最早制备EC的方法是采用乙二醇以及光气反应，但是此工艺流程厂，收率低以及成本告，污染严 重，已经被淘汰了。
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酯交换法反应制备EC，反应速度提高，产率也有所提高。
卤代醇法、乙烯与二氧化碳合成法都具有反应复杂、工艺繁琐等问题。
尿素醇解法:由于反应简单，原材料价格便宜，未反应的乙二醇可循环利用，经济性明显，具有很好的发展 前景。
其他的化工原料制备方法与之类似，在此不在详述。
2,提纯:
对于使用的有机原料分别采取提纯处理已达到锂离子电池电解液使用的标准，在此，需要检验的项目 有纯度、水含量以及主含量等等。
3,LiPF6:
目前主要有四种方法制备，分别是气-固相法、氟化氢溶剂法、有机溶剂法和离子交换法。
气-固相法产品纯度高，但原材料成本高，工序过多，连续生产困难。
有 机 溶 剂 法 避 免 了 HF 的 产 生 ， 操 作 相 对 安 全 ， 但 PF5 仍 需 制 备 ， 具 有 较 强 的 腐 蚀 性 。
离子交换法避免了使用PF6作为原料的缺点，但是使用的醇基锂和氨会发生反应，原材料价格较贵， 难以实现工业化生产。
对于最终的使用的LiPF6，还需要精制，已达到电解液的纯度要求。
4,由于电解液的敏感性，所以对包装桶也需要经过预处理、水洗、氩气置换等工序，保证其的干燥和没有 杂质。
氟化氢溶剂法反应速度快，效率高，但是有HF产生，对反应容器的耐腐蚀性有很高的要求。
近年来，新能源汽车在市场及政策的双重支持下发展势态良好，动力电池作为新能源汽车的核心部 件，也随之飞速发展。2018年前4月，我国动力电池装机量累计达8.08GWh，同比增长253.66%。 锂离子电池是新能源汽车目前使用最普遍的动力电池，它主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液 等构成。正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例，并且其性能直接影响了锂电池的各项性 能指标，所以正极材料在锂电池中占据核心地位。正极材料的性能和价格等是制约锂离子电池进一步 向高能量、长寿命和低成本发展的瓶颈，发展高能锂离子电池的关键技术之一是正极材料的开发。
5,下一代电解液展望
1)3C领域，由于手机、平板以及可穿戴设备的发展，小电池电解液强调高能量密度，向高电压发展;
2)大型领域，需要兼顾电导率、高低温、低成本以及长寿命的要求;
3)其他方面，由于能量密度的提升，要求负极材料的高压实，因此电解液的浸润性、成膜稳定性、循环稳 定性都需要深入考虑;随着硅材料的广泛使用，相关适用于硅体系的电解液也逐渐成文研究的热点;基于安 全的考虑，阻燃添加剂、高电压下正负极表面保护添加剂以及复合功能添加剂成文研究的热点。
小结:本文主要介绍了的电解液在工业上的生产方法，以及一些原材料的合成方法，需要说明的是，虽然电 解液的制作过程看起来相对比较简单，但其中对环境、温湿度、杂质的控制是有严格要求的，在实际生产中 往往有这种情况的发生，几个电解液的成分是完全一样的，但是电性能却差的很远，究其原因，很大一部分 原因就是原材料纯度不纯或者电解液中含有一定量的杂质，所以在实际生产中，一定要生产过程中的环境控 制。
