锂离子电池相关:湿法工艺流程的七个步骤

电池技术

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1、湿法工艺

隔膜制备湿法工艺又被称为热致相分离法。湿法工艺的主要原理是将聚合物与蜡油或邻苯二甲酸二辛脂(DOP)等小分子量高沸点的稀释剂进行混合,在高温下形成均相溶液。通过降低温度,发生固液或液液物相分离。压制得到膜片后,在熔点温度附近进行双向拉伸,利用易挥发物质(例如二氯甲烷和三氯乙烯)洗去残留的稀释剂,最终制备得到聚合物微孔膜。

湿法工艺适合生产较薄的单层PE(聚乙烯)隔膜,是一种可以使隔膜产品厚度均匀性、理化性能、力学性能更优的制备工艺(个人理解:相比于隔膜制备干法工艺)。

锂离子电池

图片来源:学堂在线《锂离子电池材料与技术》  

湿法工艺的流程主要包括七个步骤: 

步骤一,投料。将PE(聚乙烯)、稀释剂等原料按照配方进行预处理输送至挤出系统(根据网络资料理解:挤出系统的作用是将固态物料塑化熔融成为温度均匀的熔体并连续不断地挤出)。  

步骤二,流延。将预处理的原料在双螺杆挤出系统中,经熔融塑化后从模头挤出熔体,熔体经流延后形成含稀释剂的流延厚片。  

步骤三,纵向拉伸。将流延厚片进行纵向拉伸。  

步骤四,横向拉伸。将经纵向拉伸后的流延厚片横向拉伸,得到含稀释剂的基膜。  

步骤五,萃取。将基膜经溶剂洗去后,形成不含稀释剂的基膜。  

步骤六,定型。将不含稀释剂的基膜经干燥和定型,得到纳米微孔膜。  

步骤七,分切。将纳米微孔膜根据客户的规格要求,裁切为成品膜。  

锂离子电池

图片来源:学堂在线《锂离子电池材料与技术》    

2、湿法工艺与干法工艺的对比

  (1)干法单拉工艺:属于最早的隔膜制备工艺(含个人理解),在一个方向(个人理解:沿拉伸方向)上的力学性能得到了增强,另一个方向(个人理解:垂直于拉伸方向)上力学性能较差。  

(2)干法双拉工艺:在两个方向上的均匀性优于干法单拉工艺,同时厚度均匀性和一致性也较单拉更优。  

(3)湿法工艺:  

1)优点: 湿法工艺隔膜在厚度均匀性、力学性能、透气性能、理化性能等材料性质方面更为优良。 以上优点有利于隔膜对电解液的吸液保液(个人理解:有利于隔膜吸收和保持电解液的能力,隔膜吸液保液能力对锂离子电池的内阻和外观具有影响),并改善锂离子电池的充放电及循环性能。湿法工艺隔膜适合用于制作高容量锂离子电池。

  2)缺点:

产品因素:湿法工艺隔膜受限于隔膜基体材料的性能,热稳定性较差。

非产品因素:湿法工艺隔膜生产需要大量的溶剂,容易造成环境污染;生产设备复杂,投资较大;生产周期长,成本高,能耗大;生产难度大,生产效率低。  

锂离子电池

图片来源:学堂在线《锂离子电池材料与技术》  

总体来说,湿法工艺和干法工艺各有优劣。目前,湿法工艺隔膜的出货量增速高于干法隔膜出货量增速。

编辑:黄飞

 

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