锂离子电池隔膜工程手册

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造粒合成等特殊手段处理的基体材料，可以极大的提高隔膜的性能，从而满足锂电池一些特殊的 用途。
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二、隔膜的基本参数及对电池的影响
隔膜不导电，也不参与电化学反应，它的主要性能包括透气性、孔径及分布、孔隙率、热性 能及自动关闭机理、力学性能和电导率等。当孔隙率和厚度一定时，空气渗透性反映了隔膜中孔 的曲折程度；空气渗透性稳定，有利于提高锂离子电池的循环性能。适当的孔隙率能保证隔膜吸 附足够的电解液，提高离子电导率。
1.1 隔膜制备原理
目前聚烯烃隔膜生产工艺可按照干法和湿法分为两大类，同时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。这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微 缺陷，然后高温下使缺陷拉开，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 公司拥有干法单向拉伸工艺的一系列专利，日本 UBE 公司是购买了 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 向强度比较低，但正是由于没有进行横向拉伸，横向几乎没有热收缩。
六、隔膜行业的市场环境（数据截止 2015 年 3 月）..................................................... 31 6.1 中国锂电池隔膜市场特点分析 ..................................................................... 31 6.2 中国隔膜企业介绍...................................................................................... 32 6.3 海外主流隔膜厂家简介 ............................................................................... 35
2.3 隔膜的基本参数及其对电池性能的影响
1. 厚度 对于 3C 锂离子电池（手机、笔记本电脑、数码相机中使用的电池），12μm、16μm 的隔膜
2.1 隔膜的作用
1.利用其不导电性使电池正负极隔开,防止短路； 2.依靠自身微孔结构让锂离子通过,使电解质反应,保持良好的离子导电性； 3.外部短路或错误连接导致大电流,隔膜因热变形使微孔闭塞切断电流回路,确保安全；
2.2 锂离子电池对隔膜的基本要求
1.足够的隔离性和电子绝缘性,能够保证正负极的机械隔离和阻止活性物质的迁移； 2.有一定的孔径,对锂离子有很好的透过性,保证低的电阻和高的离子导电率； 3.有足够的化学和电化学稳定性,一定的耐湿性和耐腐蚀性； 4.对电解液浸润性好； 5.有足够的力学性能,厚度尽可能小； 6.占的体积小,易于实现薄膜化； 7.自动关断保护性能好；
1.2 隔膜基体材料
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。世界前三大隔膜生产商日本 Asahi(旭化成) 、美国 Celgard 、Tonen(东燃化学)都有自己独立的高分子实验室，并且化学背景非常深厚。国内锂电 池厂家所采用的基体材料基本都是通过外购，自身研发实力不强。特别是 Tonen(东燃化学)采用 美孚化工研发的高熔点聚乙烯材料后，Tonen 推出熔点高达 170℃的湿法 PE 锂电池隔膜。采用
4、 该手册可用于营销、客服等人员，实现营销人员的技能专业化，可 以为客户提供更快、更专业的营销服务。
备注：仅供大家沟通交流
一、概述
在锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、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的综合性能具 有重要的作用。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 10%左右。隔膜技术难点在于造孔的工程技术以及基体材料。 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。基体材料包括聚丙烯、聚乙 烯材料和添加剂。
隔膜手册
（大众版）
备注：仅供大家沟通交流
目录
一、概述 ...................................................................................................................1 1.1 隔膜制备原理................................................................................................1 1.2 隔膜基体材料................................................................................................2
三、隔膜的测试方法及性能参数表 ............................................................................. 10 3.1 隔膜性能的测试方法 .................................................................................... 10 3.2 不同隔膜性能参数表 .................................................................................... 11
投资大，工艺复杂、控 一般需成孔剂等添加 期长、工艺复杂、成本高、
制难度高、环境友好 剂辅助成孔
能耗大
产品特点
微孔尺寸、分布均匀、 微孔导通性好、能生产 不同厚度的产品
微孔尺寸、分布不均 匀，成本低
微孔尺寸、分布均匀，适 宜生产较薄产品，只能生 产 PE 膜
厂家
Celgard、UBE、Senior
中科、义腾
四、隔膜的生产方法................................................................................................. 16 4.1 湿法隔膜制造原理 ....................................................................................... 16 4.2 干法隔膜制造原理 ....................................................................................... 19 4.3 涂覆隔膜制造原理 ....................................................................................... 21
备注：仅供大家沟通交流
说明
1、 该手册包括隔膜制备原理、工艺、产品检验标准、产品性能参数表、 常见问题分析、客诉处理等内容；
2、 该手册可用于品质人员、非现场技术人员的日常培训学习，全面的 了解产品的各方面性能，对品质工作、技术研发、工艺改进起到一 定的支撑作用；
3、 该手册可用于生产现场主管、班组长的培训，增加他们的现场问题 的处理能力，解放现场工艺技术人员。另外增加他们对产品整体性 能的了解，更好的去关注和控制本工序产品的性能。
五、隔膜常见问题原理分析及应对方法....................................................................... 28 5.1 干法常见问题分析及应对方法 ....................................................................... 28 5.2 湿法常见问题分析及应对方法 ....................................................................... 28 5.3 涂覆常见问题分析及应对方法 ......................................................................本”特点，而且项目周期很长，投资风险较大，但是近几年 国内企业的投资热情高涨，不少新兴隔膜厂纷纷建厂。
高端产品特别是动力电池对隔膜的一致性要求极高。除了厚度、面密度、物理性能这些基本 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 到隔膜的孔隙率、透气性、吸液率。就国内现有的隔膜生产技术，在隔膜的批次稳定性及储存外 观稳定性方面和国际一线厂家还有一定的差距。
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的单向拉伸工艺生产的隔膜。机械性能方面干法双向拉伸工 艺生产的隔膜更占优势。但是由于双向拉伸工艺成核不均匀，孔径大小不集中，孔径分布范围宽， 在电池使用过程中极化现象比较严重，因此不适合用于大功率放电的动力电池。
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湿法隔膜可以得到更高的孔隙率和更好的透气性。可以满足动力电池的大电流充放的要求。 但由于湿法采用聚乙烯基材，熔点只有 135-140℃左右。所以破膜温度低，热稳定性相对干法较 差。
表1 隔膜生产工艺特点
干法
湿法
生产方式
单向拉伸
双向拉伸
双向拉伸
工艺原理
晶片分离