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聊一聊隔膜專(zhuān)用料
????????當前,市場(chǎng)上商業(yè)化的鋰電池隔膜主要是以聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)為主的微孔聚烯烴隔膜。
????????這類(lèi)隔膜憑借著(zhù)較低的成本、良好的機械性能、優(yōu)異的化學(xué)穩定性和電化學(xué)穩定性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應用于鋰電池隔膜中。
????????實(shí)際應用中又包括了單層PP或PE隔膜、雙層PE/PP復合隔膜以及三層PP/PE/PP復合隔膜等。
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????????鋰離子電池隔膜制備方法主要分為干法和濕法兩大類(lèi)。
????????干法是將聚烯烴樹(shù)脂熔融、擠壓、吹膜制成結晶性聚合物薄膜,經(jīng)過(guò)結晶化處理、退火后,得到高度取向的多層結構,在高溫下進(jìn)一步拉伸,將結晶面進(jìn)行剝離,形成多孔結構,可以增加薄膜的孔徑。
????????濕法又稱(chēng)相分離法或熱致相分離法,將液態(tài)烴或小分子物質(zhì)與聚烯烴樹(shù)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,制備出相互貫通的微孔膜。
????????干法工藝相對簡(jiǎn)單,但孔徑和孔隙率難以控制,產(chǎn)品難以做薄;濕法工藝薄膜孔徑小而且均勻,薄膜更薄,但是投資大,工藝復雜。
????????新能源汽車(chē)所需的鋰離子動(dòng)力電池往往要求電池有更大的容量、更高的電壓、更長(cháng)的循環(huán)性能、更高的安全性能、長(cháng)時(shí)間穩定輸出的均一性能以及為汽車(chē)提供瞬間加速的大倍率放電性能。
????????因而,要求隔膜具有高孔隙率、良好的浸潤性、較高的強度、良好的熱尺寸穩定性、合適的熱關(guān)閉溫度和很高的熱熔化溫度;
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????????由于濕法隔膜具有孔隙率高、強度高、閉孔溫度低等特點(diǎn),目前運用于動(dòng)力電池中已逐漸成為主流。
????????目前,生產(chǎn)高端鋰電池隔膜的國外廠(chǎng)商有日本旭化成、日本東燃化學(xué)、日本UBE、韓國W-Scope、美國Celgard等。
????????國產(chǎn)隔膜產(chǎn)品與國外差距有很大一部分原因取決于原材料。
????????國外知名隔膜廠(chǎng)家都有自己的專(zhuān)用料,要么自己生產(chǎn)原料,要么和原料廠(chǎng)家聯(lián)合開(kāi)發(fā)隔膜專(zhuān)用料。
????????聚烯烴隔膜對原材料主要有力學(xué)性能、溶解性、分散性、清潔度等方面的要求,用于隔膜生產(chǎn)的基材屬于相對高分子量的聚烯烴專(zhuān)用料,目前進(jìn)口材料仍占有較大份額,國產(chǎn)材料使用量較低。
????????▽塞拉尼斯旗下的泰科納(Ticona)公司推出了適用于鋰電隔膜生產(chǎn)的超高分子量聚乙烯,具有高拉伸強度、化學(xué)惰性和低熔流性。產(chǎn)品規格為50-1000萬(wàn)分子量,并可根據客戶(hù)要求定制產(chǎn)品。
????????▽??松梨诨闁|燃化學(xué)特殊定制隔膜專(zhuān)用料,加上東燃化學(xué)自身的工藝技術(shù),產(chǎn)出的隔膜能有效提高鋰電池安全性及可靠性。
????????▽國際化工巨頭利安德巴塞爾(Lyondellbasell)的聚烯烴專(zhuān)用料也已被成功引入中國,包括適用于濕法工藝HDPE的GX5028和適用于干法工藝PP的E4462。
????????我國石化企業(yè)對聚烯烴專(zhuān)用料的研發(fā)、生產(chǎn)也做出了不少成果。
????????▽2010年8月,揚子石化公司自主研發(fā)的聚丙烯專(zhuān)用料PPH-F02-H成功實(shí)現了工業(yè)化生產(chǎn)。
????????▽2011年4月,中國石油蘭州石化公司也成功實(shí)現鋰電池隔膜專(zhuān)用料L402的生產(chǎn)。
????????▽2012年7月,洛陽(yáng)石化聚丙烯公司對新研發(fā)的鋰電池隔膜專(zhuān)用料F301L進(jìn)行了試生產(chǎn),產(chǎn)品主要技術(shù)性能指標均達到用戶(hù)需求。
????????▽2012年9月,北方華錦由聚丙烯F401牌號改進(jìn)而來(lái)的鋰電隔膜原料,通過(guò)了鋰電隔膜的生產(chǎn)和應用性能測試。
????????▽更引人注目的是2017年5月27日揚子石化首次成功試生產(chǎn)了鋰離子電池隔膜用特高分子量聚乙烯新產(chǎn)品YEV-4500,并正式開(kāi)始進(jìn)行市場(chǎng)推廣,這一新產(chǎn)品填補了國內空白,打破了進(jìn)口產(chǎn)品的壟斷,是揚子石化在高端聚烯烴領(lǐng)域取得的又一次突破。
????????特高分子量聚乙烯(UHMWPE)由于其優(yōu)異的性能,可改進(jìn)隔膜高溫熔體完整性(HTMI),顯著(zhù)提高破膜溫度,HTMI對于提高插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的安全至關(guān)重要;同時(shí)還將賦予隔膜更高的穿刺強度、更高的孔隙率與機械強度,是制造高端鋰電池隔膜的理想原材料。