锂电池隔膜关键技术介绍

郑州正方科技：

在锂电池的结构中，隔膜是关闭的内存组件之一。隔膜的性能决定了电池的结构、内阻等！，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池综合性能具有重要的的作用。

隔膜通俗点的描述就是一层多孔的塑料薄膜，是锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料，约占锂电池成本的20%——30%。隔膜价格居高不下的主要原因是一些制作隔膜的技术被日本和美国所垄断，国产隔膜特别是高端薄膜的指标还未国外产品的水平。

隔膜的技术难点主要在于造孔的工程技术以及基本材料。其中造孔的工程技术包括隔膜造孔工艺、生产设备以及产品稳定性。基本材料包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂。

一、造孔工程技术

目前基乙烯隔膜生产工艺可按照干法和湿法分为两大类，同事干法又可细分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。

干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，在高温退火获得高结晶度的取向薄膜。这种薄膜现在低温下拉伸形成微缺陷，然后高温下是缺陷拉开，形成微孔。该工艺经过几十年的发展在美国、日本已经非常成熟，现在美国Celgard公司，日本UBE公司拥有干法单向拉伸工艺的一系列专利，日本UBE公司采用此种工艺生产单层PP.PE以及三层PP/PE/PP复合膜。美国celgard的相关专利使用权，用这种方法生产的隔膜具有扁长的微孔结构，由于只进行单向拉伸，隔膜的横向强度

比较差，但正是由于没有横向拉伸，横向几乎没有热收缩。

干法双向拉伸工艺是中国科学院化学研究所在20世纪90年代初开发的具有自主知识产权的工艺。通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂，利用聚丙烯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，用于生产单层PP膜。国内格瑞恩新能源材料股份有限公司、桂林新时科技有限公司与中科院合作采用干法双向拉伸工艺。

湿法又称相分离法或热致相分离法，将高沸点的烃类液体或分子量的物质与聚烯烃树脂混合，加热融化混合物并把熔体铺在薄片上，最后降温发生分离，再以纵向或双向对薄片做取向处理，最后用易挥发的溶剂提取液体，可制备出相互贯通的微孔膜材料，使用的材料广，采用该法的具体代表性的公司有日本旭化成、东燃及美国entek等，用湿法双向拉伸方法产生的隔膜由于经过了双向拉伸具有较高纵向和横向强度，目前主要用于单层的PE隔膜。

从理论上分析，干法双向拉伸工艺生产的隔膜经过双向拉伸，在纵向拉伸强度相差不大的情况下，横向拉伸强度要明显高于干法单向拉伸工艺生产的隔膜。物理性能和机械性恩方面干法双向拉伸工艺的隔膜更占优势，然而湿法隔膜可以得到更高的孔隙率和更好的透性。可以满足动力电池的最大电流重放的要求。但由于湿法采用聚乙烯基材，熔点只有140℃。所以热稳定性比较差。

隔膜具有典型的“高技术、高资本”特点，而且项目周期很长，投资风险大，国内企业的投资热性并不高。国内能生产隔膜的企业仅

有星源科技、金辉高科、格瑞恩等三家企业。现在国产隔膜的市场主要集中在中低端小型锂电池领域。

高端产品特别是动力电池对隔膜的一致性要求很高，除了厚度、而密度，力学性能这些基本要求之外，对隔膜微孔的尺寸和分布的均一性也有很高的要求，因为微孔的尺寸和分布直接影响隔膜的孔隙率、透气性、吸液率。就国内现有的隔膜生产技术，隔膜的厚度、强度、孔隙率不能得到整体兼顾。量产批次稳定性较差。

二、集体材料

隔膜基体材料主要包括聚丙烯、聚乙烯、材料和添加剂。隔膜所采用的基体材料对隔膜力学性能以及与电解液的浸润度有直接的联系。