一、鋰電池隔膜是什么材料

鋰電池市場(chǎng)化的隔膜材料主要是以聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）為主的聚烯烴（Polyolefin）類隔膜，其中PE產(chǎn)品主要由濕法工藝制得，PP產(chǎn)品主要由干法工藝制得?？傮w而言，聚丙烯相對(duì)更耐高溫，聚乙烯相對(duì)耐低溫，但對(duì)環(huán)境應(yīng)力更敏感；聚丙烯密度比聚乙烯小，其熔點(diǎn)和閉孔溫度比聚乙烯高，但韌性比聚乙烯差。

鋰電池主要的隔膜材料產(chǎn)品有單層PP、單層PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、雙層PP/PE、雙層PP/PP和三層PP/PE/PP等，其中前兩類產(chǎn)品主要用于3C小電池領(lǐng)域，后幾類產(chǎn)品主要用于動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域。在動(dòng)力鋰電池用隔膜材料產(chǎn)品中，雙層PP/PP隔膜材料主要由中國(guó)企業(yè)生產(chǎn)，在中國(guó)大陸使用，這主要是因?yàn)檫€沒有中國(guó)企業(yè)能將PP與PE制成雙層復(fù)合膜的技術(shù)和能力。而全球汽車動(dòng)力鋰電池使用的隔膜以三層PP/PE/PP、雙層PP/PE以及PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆等隔膜材料產(chǎn)品為主。

與此同時(shí)，其他一些新型隔膜材料產(chǎn)品也在不斷涌現(xiàn)并開始實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，不過，因量少價(jià)高，主要還是用在動(dòng)力鋰電池制造領(lǐng)域。這些產(chǎn)品主要有：涂層處理的聚酯膜（PET，Polyethylene Terephthalate）、纖維素膜、聚酰亞胺膜（PI）、聚酰胺膜（PA），氨綸或芳綸膜等等。這些隔膜的優(yōu)點(diǎn)是耐高溫，且具有低溫輸出、充電循環(huán)壽命長(zhǎng)、機(jī)械強(qiáng)度適中的特點(diǎn)?？偟膩砜?，鋰電池隔膜材料產(chǎn)品呈現(xiàn)出明顯的多樣化發(fā)展趨勢(shì)。

二、鋰離子電池隔膜的作用和功能

鋰離子電池的四大關(guān)鍵材料為正極材料、負(fù)極材料、電解液以及隔膜。隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了鋰離子電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響到電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性。性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的用途。隔膜在鋰電池中起到的作用主要有以下幾點(diǎn)：

1、隔絕正負(fù)兩極，隔膜材質(zhì)必須具有電子隔緣性，保證兩極機(jī)械隔離，防止正負(fù)極相互接觸，兩極接觸的話會(huì)引發(fā)鋰離子電池內(nèi)部短路，造成電池?fù)p壞，甚至嚴(yán)重的話可能會(huì)發(fā)生爆炸起火事件。

2、能夠保濕電解液，極大的減小了電解液的損耗，且在鋰離子的傳輸過程中也有很好的透過性，隔膜材質(zhì)需要有很強(qiáng)的浸透性。

3、鋰離子電池溫度過高的話，隔膜會(huì)有自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)功能。

三、鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝流程

鋰電池隔膜的生產(chǎn)工藝，主要分為干法拉伸與濕法拉伸。鋰電池隔膜需要具備的諸多特性，對(duì)其生產(chǎn)工藝提出了特殊的要求，而生產(chǎn)工藝包括原材料配方和快速配方調(diào)整、微孔制備技術(shù)、成套設(shè)備自主設(shè)計(jì)等工藝。

鋰電池干法隔膜工藝是隔膜制備過程中最常采用的方法，該工藝是將高分子聚合物、添加劑等原料混合形成均勻熔體，擠出時(shí)在拉伸應(yīng)力下形成片晶結(jié)構(gòu)，熱處理片晶結(jié)構(gòu)獲得硬彈性的聚合物薄膜，之后在一定的溫度下拉伸形成狹縫狀微孔，熱定型后制得微孔膜。目前干法工藝重要包括干法單向拉伸和雙向拉伸兩種工藝。

濕法生產(chǎn)工藝，又稱相分離法或熱致相分離法，濕法工藝將液態(tài)烴或一些小分子物質(zhì)與聚烯烴樹脂混合，加熱熔融后，形成均勻的混合物，然后降溫進(jìn)行相分離，壓制得膜片，再將膜片加熱至接近熔點(diǎn)溫度，進(jìn)行雙向拉伸使分子鏈取向，最后保溫一定時(shí)間，用易揮發(fā)物質(zhì)洗脫殘留的溶劑，可制備出相互貫通的微孔膜材料。

四、鋰電池隔膜干法和濕法生產(chǎn)工藝

1、鋰電池隔膜干法生產(chǎn)工藝

干法單拉工藝流程：

1）投料：將PE或PP及添加劑等原料按照配方預(yù)處理后，輸送至擠出系統(tǒng)。

2）流延：將預(yù)處理的原料在擠出系統(tǒng)中，經(jīng)熔融塑化后從模頭擠出熔體，熔體經(jīng)流延后形成特定結(jié)晶結(jié)構(gòu)的基膜。

3）熱處理：將基膜經(jīng)熱處理后得到硬彈性薄膜。

4）拉伸：將硬彈性薄膜進(jìn)行冷拉伸和熱拉伸后形成納米微孔膜。

5）分切：將納米微孔膜根據(jù)客戶的規(guī)格要求裁切為成品膜。

干法雙拉工藝流程：

1）投料：將PP及成孔劑等原料按照配方預(yù)處理后輸送至擠出系統(tǒng)。

2）流延：得到β晶含量高、β晶形態(tài)均一性好的PP流延鑄片。

3）縱向拉伸：在一定溫度下對(duì)鑄片進(jìn)行縱向拉伸，利用β晶受拉伸應(yīng)力易成孔的特性來致孔。

4）橫向拉伸：在較高的溫度下對(duì)樣品進(jìn)行橫向拉伸以擴(kuò)孔，同時(shí)提高孔隙尺寸分布的均勻性。

2、鋰電池隔膜濕法生產(chǎn)工藝

根據(jù)拉伸時(shí)取向是否同時(shí)，濕法工藝也可以分為濕法雙向異步拉伸工藝以及雙向同步拉伸工藝兩種。

濕法異步拉伸工藝流程：

1）投料：將PE、成孔劑等原料按照配方進(jìn)行預(yù)處理輸送至擠出系統(tǒng)。

2）流延：將預(yù)處理的原料在雙螺桿擠出系統(tǒng)中經(jīng)熔融塑化后從模頭擠出熔體，熔體經(jīng)流延后形成含成孔劑的流延厚片。

3）縱向拉伸：將流延厚片進(jìn)行縱向拉伸。

4）橫向拉伸：將經(jīng)縱向拉伸后的流延厚片橫向拉伸，得到含成孔劑的基膜。

5）萃?。簩⒒そ?jīng)溶劑萃取后形成不含成孔劑的基膜。

6）定型：將不含成孔劑的基膜經(jīng)干燥、定型得到納米微孔膜。

7）分切：將納米微孔膜根據(jù)客戶的規(guī)格要求裁切為成品膜。

濕法同步拉伸工藝流程：

濕法同步拉伸技術(shù)工藝流程與異步拉伸技術(shù)基本相同，只是拉伸時(shí)可在橫、縱兩個(gè)方向同時(shí)取向，免除了單獨(dú)進(jìn)行縱向拉伸的過程。但同步拉伸存在的問題是車速慢，第二是可調(diào)性略差，只有橫向拉伸比可調(diào)，縱向拉伸比則是固定的。

濕法異步拉伸工藝，增強(qiáng)了隔膜厚度均勻性，產(chǎn)品透明度高、無劃傷、光學(xué)性能及表面性能優(yōu)異，是綜合性能的隔膜，在隔膜高端市場(chǎng)中占據(jù)著重要的地位，也是現(xiàn)階段市場(chǎng)表現(xiàn)的鋰電池隔膜。