,干法雙向拉伸工藝是中國科學(xué)院化學(xué)研究所在20世紀(jì)90年代初開發(fā)出的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工藝。通過在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改進(jìn)劑,利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異,在拉伸過程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成微孔,用于生產(chǎn)單層PP膜。
濕法又稱相分離法或熱致相分離法,將高沸點的烴類液體或低分子量的物質(zhì)與聚烯烴樹脂混合,加熱溶化混合物并把熔體鋪在薄片上,然后降溫發(fā)生相分離,再以縱向或雙軸向?qū)Ρ∑鋈∠蛱幚,最后用易揮發(fā)的溶劑提取液體?芍苽涑鱿嗷ヘ炌ǖ奈⒖啄げ牧,適用的材料廣。采用該法的具有代表性的公司有日本旭化成、東燃及美國Entek等,用濕法雙向拉伸方法生產(chǎn)的隔膜由于經(jīng)過了雙向拉伸具有較高的縱向和橫向強度。目前主要用于單層的PE隔膜。 從理論上分析,干法雙向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜經(jīng)過雙向拉伸,在縱向拉伸強度相差不大的情況下,橫向拉伸強度要明顯高于干法的單向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜。物理性能和機械性能方面干法雙向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜更占優(yōu)勢。然而濕法隔膜可以得到更高的孔隙率和更好的透氣性。可以滿足動力電池的大電流充放的要求。但由于濕法采用聚乙烯基材,熔點只有140℃。所以熱穩(wěn)定性比較差。
隔膜生產(chǎn)工藝特點
隔膜具有典型的“高技術(shù)、高資本”特點,而且項目周期很長,投資風(fēng)險較大,國內(nèi)企業(yè)的投資熱情并不高。國內(nèi)能生產(chǎn)隔膜的企業(yè)僅有星源科技、金輝高科、格瑞恩等三家企業(yè)。其中星源科技采用干、濕法兩條工藝、金輝高科采用濕法工藝、格瑞恩采用干法雙向拉伸工藝,F(xiàn)在國產(chǎn)隔膜的市場主要集中在中、低端小型鋰離子電池領(lǐng)域。高端產(chǎn)品特別是動力電池對隔膜的一致性要求極高。除了厚度、面密度、力學(xué)性能這些基本要求之外,對隔膜微孔的尺寸和分布的均一性也有很高的要求。 因為微孔的尺寸和分布直接影響到隔膜的孔隙率、透氣性、吸液率。
隔膜基體材料主要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加劑。隔膜所采用基體材料對隔膜力學(xué)性能以及與電解液的浸潤度有直接的聯(lián)系。世界前三大隔膜生產(chǎn)商日本Asahi(旭化成) 、美國Celgard 、Tonen(東燃化學(xué))都有自己獨立的高分子實驗室,并且化學(xué)背景非常深厚。國內(nèi)鋰電池廠家所采用的基體材料基本都是通過外購,自身研發(fā)實力不強。據(jù)了解旭化成與Celgard已經(jīng)自己生產(chǎn)部分聚丙烯、聚乙烯材料。特別是Tonen(東燃化學(xué))和美孚化工合作后,采用美孚化工研發(fā)的高熔點聚乙烯材料后,Tonen推出熔點高達(dá)170℃的濕法PE鋰電池隔膜。采用特殊處理的基體材料,可以極大的提高隔膜的性能,從而滿足鋰電池一些特殊的用途。