锂离子电池隔膜制造工艺介绍(课堂PPT)

到关注。企业需要采取有效措施，降低生产过程中的环境污染。
03
市场波动
锂离子电池隔膜市场的需求受电动汽车和储能市场的影响较大，市场波
动较大。企业需要加强市场分析和预测，以应对市场波动带来的风险。
06
锂离子电池隔膜的未来展望
新材料与新技术的研发
总结词
随着科技的不断进步，新材料和新技术 在锂离子电池隔膜领域的应用将更加广 泛。
机械性能
隔膜的机械稳定性对电池 的寿命和安全性至关重要 。
•·
拉伸强度：隔膜应具有足 够的拉伸强度，以承受电 池充放电过程中的应力。
厚度与均匀性：隔膜的厚 度应均匀，以确保电池的 一致性和稳定性。
穿刺强度：隔膜应具有一 定的抗穿刺能力，防止因 针刺等意外因素导致的电 池短路。
热性能
•·
热收缩率：隔膜的热收缩率应尽 可能低，以确保电池在充放电过 程中的结构稳定性。
03
锂离子电池隔膜的性能要求
电化学性能
隔膜在电化学反应中的表现，直接影响 电池的充放电性能。
离子选择性：隔膜应具有适当的离子选 择性，使锂离子能够顺利通过，而其他 离子或分子则受到阻碍。
电子绝缘性：隔膜应具有良好的电子绝 缘性，防止正负极直接接触而发生短路 。
•·
离子电导率：隔膜应具有较高的离子电 导率，以降低内阻，提高电池的充放电 效率。
VS
详细描述
随着对锂离子电池隔膜性能要求的提高， 新材料和新技术的发展将为隔膜的研发提 供更多可能性。例如，新型纳米材料、高 分子材料等具有优异性能的新材料，以及 先进的制备技术、改性技术等，都可能为 锂离子电池隔膜的改进和优化提供支持。
提高生产效率与降低成本
总结词
提高生产效率和降低成本是锂离子电池隔膜 未来的重要发展方向。

工序功能：将浆料连续、均匀地涂覆在传送集流体的表面，烘干，分别制成正负极片。
工序功能：将电芯外型作最后加工
Cold Lam （冷压）
Cutting（裁片、分条）
叠片工艺的主要工艺流程 --- Formation
预化
工序功能：通过充放电方式将其内部正负极物质激活，同时在负极表面形 成良好的SEI膜。
Coating （涂布）---与叠片原理相同，方法不同
工序功能：将浆料间歇、均匀地涂覆在传送集流体的表面， 烘干，分别制成正负极的极片卷。
原理：涂辊转动带动浆料，通过调整刮刀 间隙来调节浆料转移量，并利用背辊或涂 辊的转动将浆料转移到基材上，按工艺要 求，控制涂布层的厚度以达到重量要求， 同时，通过干燥加热除去平铺于基材上的 浆料中的溶剂，使固体物质很好地粘结于 基材上。
叠片工艺的主要工艺流程 --- Forming
叠片工艺的主要工艺流程 --- Aging
化成
工序功能：进一步形成稳定SEI，并检测电芯容量
老化
工序功能：电压挑选
Part2：卷绕工艺的主要工艺流程介绍
卷绕工艺的主要工序流程图
卷绕工艺工序流程图（主要工序）
搅拌 （Mixing）
涂布 （Coating）
卷绕工艺的主要工艺流程 ---Coating 工序功能：将正极或者负极粉料以及其他配料混合均匀，并调制成浆。
卷-TF（原C工FV工原MFP叠P原有W叠叠卷-叠卷-P原发卷C叠工PS卷-原度叠-PCC（卷-S------ooootaaaaat-i-----ooooaaeisMCCrrrrr绕M理序序理片理限片片绕片绕理生绕片序绕理以片绕prrrxaaalTTcclctttttmmmdIFdttt2iiooikkooosAAniiiiccon工 ： 功 功 ： 工 ： 的 工 工 工 工 工 ： 反 工 工 功 工 ： 达 工 工oi：xaliiannneLiippsjllnddnngnn：：retteeaigggiagiimutggngg艺通能能通艺超温艺序艺艺艺水应艺艺能艺涂到艺艺sscl卷noL（ymssi（lee（ （（（（gt（ （叠叠ngnae粘iiaaazz的过：：过的声升是流的是的作。工是：的辊重的的t绕g(搅m（llC焊i成 涂成涂涂ee预叠 叠片片ii（o度nn颗颗主调将将调主波，将程主将主为序将将主转量主主u工n拌冷gg接型 布型布布片 片化t工工顶t）粒粒要节电裸节要焊从正图要正要电流正要动要要要Ci艺）压）n） ））））） ）成艺艺封og度度工压解电压工接而极（工极工解程极工带求工工的a－））--）的的t）--i艺辊液芯辊序利达、艺、艺液图、艺动，艺艺M--主n－与与-主主g-a流的加包的流用到负流负流中（负流浆同流流要-后与i叠叠与要要n程间入上间程超连极程极程一主极程料时程程工的叠p片片叠工工r隙到包隙图声接切切种要切，，艺极o片原原片艺艺c以电装以频异成成痕工成通通流e片工理理工流流ss调芯铝调率种小小量序小过过程压艺）相相艺程程节中箔节（金片片组）片调干介实基同同原介介压，，压超属与与分与整燥绍，本，，理绍绍力并对力过的隔隔，隔刮加达相方方相，将顶，目离离对离刀热到同1法法同6从电部从的膜膜锂膜间除合K不不，H而芯和而。叠叠离叠隙去适同同流Z调完侧调合合子合来平的程）节全边节成成电成调铺密不的极封进极小小池小节于度同机片住行片电电电浆基S和械E被热被芯芯芯料材厚I膜振压封压单单单转上度的动实装实体体体移的形能的的，，，量浆成量厚厚然然然，料和在度度后后后并中电静和和将将将利的池压密密小小小用溶性力度度电电电背剂能的芯芯芯辊，有共单单单或使非同体体体涂固常作叠叠叠辊体大用放放放的物的下并并并转质影，联联联动很响将起起起将好，弹来来来浆地满性组 组 组 料 粘充振成成成转结状动一一一移于态能个个个到基的量大大大基材负转电电电材上极变芯芯芯上。与为的的的，锂工一一一按金件种种种工属间艺LLL性的iii离离离要质摩子子子求相擦电电电，近功芯芯芯控，、制制制制可形造造造涂以变工工工布直能艺艺艺层接及。。。的与随厚水后 工序功能：将浆料间歇、均匀地涂覆在传送集流体的表面，烘干，分别制成正负极的极片卷。

(2)化学稳定性。隔膜在电解液中应当
隔 膜 特 性 之 理 化 性 能
保持长期的稳定性，在强氧化发应。 和强还原的条件下，不与电解液和 电极物质隔膜的化学稳定性是通过 测定耐电解液腐蚀能力和胀缩率来 评价的。 (3)热稳定性。电池在充放电过程中会 释放热量，尤其在短路或过充电的 时候，会有大量热量放出。因此， 当温度升高的时候，隔膜应当保持 原来的完整性和一定的机械强度， 继续起到正负电极的隔离作用，防 止短路的发生。
微 孔 膜 结 构 关与 系性 能 之 间 的
2.自动关断保护性能是锂离子电池隔膜的一 种安全保护性能，是锂离子电池限制温度 升高及防止短路的有效方法。隔膜的闭孔 温度和熔融破裂温度是该性能的主要参数 。闭孔温度是指外部短路或非正常大电流 通过时所产生的热量使隔膜微孔闭塞时的 温度。熔融破裂温度是指将隔膜加热，当 温度超过试样熔点使试样发生破裂时的温 度。由于电池短路使电池内部温度升高， 当电池隔离膜温度到达闭孔温度时微孔闭 塞阻断电流通过，但热惯性会使温度进一 步上升，有可能达到熔融破裂温度而造成 隔膜破裂，电池短路。因此，闭孔温度和 熔融破裂温度相差越大越好，此时电池的 安全性越好。

隔膜是一种具有纳米级微孔的 高分子功能材料。也叫电池隔 膜、隔膜纸、多孔膜、离子交 换膜、分离膜、离子渗透膜等。 生产方法：湿法、干法（单项 拉伸、吹膜法、双向拉伸）
隔 膜 及 制 法 介 绍

湿 法 介 绍
湿法也叫热致相分离法（TIPS）,或 者溶剂萃取成孔法，其化学原理是 相分离。 基本过程是指在高温下将 聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶 剂中形成均相液，然后降温冷却， 导致溶液产生液－固相分离或液－ 液相分离，再选用挥发性试剂将高 沸点溶剂萃取出来，经过干燥获得 一定结构形状的高分子微孔膜。 湿法生产的特点是产品均匀性好， 安全性好 ，机械性能良好，孔曲折 度高。

方法A： 使垂直通过试样的气流稳定在一个恒定的流量，测定在该条件下试样两侧所 形成的压差，计算空气流通阻力等参数。
方法B： 通过调节使试样两侧形成一个恒定的压差，测定一定时间内垂直通过试样给 定面积的气流流量，计算透气率等参数。
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5.孔隙率
隔膜孔隙率的定义是空隙的体积占整个体积的比例，微孔材料中常见的孔通常 包含通孔、盲孔、闭孔 3 种结构。
弯曲度 弯曲度主要指隔膜分切后产生的弧形，弧形明显时会造成叠片不齐，卷绕时
产生涡状，造成极片外露进而短路。将隔膜条平铺于桌面上，与钢板尺边缘进 行平行度的对比，可以得到隔膜的弧度。
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4.透气度
透气度反映隔膜的透过能力，一般采用 Gurley 法进行测定，即一定体积的 气体，在一定压力条件下通过给定面积的隔膜所需要的时间。与电池内阻成正比， 数值越大，内阻越大。
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6.浸润性
目前对浸润性的测试主要有目测法和用接触角仪进行接触角的测量。 目测法是用微量注射器吸取电解液，滴加在隔膜上并开始计时，观察电解液何时将 隔膜完全浸润，并停止计时。 此种方法无法定量的表征隔膜对电解液的浸润性，但可用于甄别对电解液浸润性不 好的隔膜，一般 2~3s 内可完全浸润的隔膜视为浸润性较好。
5
隔膜种类 (Separator classification）
6
隔膜性能指标 (Performance index)
7
1.红外光谱
红外光谱可用于确定隔膜的化学组成，例如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚 酰亚胺（PI）等，通过了解隔膜的化学组成可初步定性判定隔膜的熔断温度、பைடு நூலகம்孔 特性、电化学稳定性等基本特性。
目前孔隙率的测试方法主要有吸液法、计算法和测试法。

复合隔膜
此种隔膜有两层（PP/PE）隔膜、三层(PP/PE/PP） 隔膜。三层膜在温度升高时，中部的PE在130度熔化 收缩造成热关闭，但是由于外部的PP熔化温度为160 度，隔膜还可以保持一定的安全性，因此三层膜也较 适用于动力电池。目前Celgard与UBE掌握此种技术 及专利权。
隔膜性能对电池性能的影响
隔膜简介
在锂离子电池中，隔膜的作用主要有两个 方面：一方面起到分隔正、负极，防止短路 的作用；另一方面，隔膜能够让锂离子通过， 形成充放电回路。
隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放 电容量、循环使用寿命以及安全性能。隔膜 越薄，孔隙率越高，电池内阻越小，高倍率 放电性能越好，性能优异的隔膜对提高电池 的综合性能具有重要的作用。
目前所使用的电极颗粒一般在 10 微米的量级，而所使 用的导电添加剂则在 10 纳米的量级，不过很幸运的是 一般碳黑颗粒倾向于团聚形成大颗粒。一般来说，亚微 米孔径的隔膜足以阻止电极颗粒的直接通过，当然也不 排除有些电极表面处理不好，粉尘较多导致的一些诸如 微短路等情况。
⑥穿刺强度
穿刺强度：在一定的速度（每分钟 3-5 米）下，让一个 没有锐边缘的直径为1mm 的针刺向环状固定的隔膜，为穿 透隔膜所施加在针上的最大力。
来比较两种隔膜的浸润度。
④化学稳定性
要求隔膜在电化学反应中是惰性的，且对强还原、 强氧化不活泼，机械强度不衰减，不产生杂质。一般 认为，目前隔膜用材料PE或PP可满足化学惰性要求。
⑤孔径
防1μm时，锂离子穿透能力太小，大于0.1μm时，电池 内部枝晶生成时电池易短路。
全球主要隔膜生产企业产能分布（2010年）
根据台湾工研院的数据，预计到2013年隔膜需求量可达5.63 亿平米，产值近17亿美元，但由上面的产能表可见，隔膜的产 能远不能满足市场需求。

正极物质：钴酸锂+super P+PVDF
负极片结构
负极集流体：镍带（约0.07mm厚）
负极基体：铜箔（约0.008mm厚)
负极物质：石墨+纳米硅+La133
工艺流程
装配车间
极片烘烤 扫粉
卷绕
平压
冲壳
入壳
转交 全检 抽气预封 注液 电池烘烤 封装
卷绕
工序功能：小条正负极极片、隔膜按顺序卷绕组合成裸电芯
4.真空度
四个步骤：
原料预处理
混和
干粉分散
稀释
正极制浆
原料预处理：正极活性物质、导电剂、粘结剂常压烘烤脱水、溶剂采用干燥分子 筛或者特殊取料设施脱水 原料混和：a.粘结剂的溶解及热处理；b.活性物质和导电剂球磨
干粉分散：粘结剂液体浸湿固体，挤出气体的过程 正极材料中的所有组分均能被粘结剂溶液浸湿，所以正极料粉分散相对容易 分散方法：静止法(分散时间长，效果差，但不损伤材料原结构）
锂离子电池基本工艺介绍
工艺车间
制片车间 装配车间 检测车间
工艺流程
制片车间
材料烘烤
制浆
涂布
对辊
分切
转交 全检 分档 点焊
制浆
工序功能：将正极或负极活性物质按一定比例与专用导电剂、粘结剂和溶
剂混合均匀，并调制成浆。
浆料控制点:
1.粘度
2.颗粒度
3.固含量
工序控制点：
1.搅拌速度
2.搅拌温度
3.搅拌浓度
环境要求：电芯注液前要进行除水，关键点水分控制（手套箱湿度）
原理：水作为电解液中一种痕量组分 ，对锂离子电池SEI膜的形成和电池 性能有非常大的影响，满充状态的负 极与锂金属性质相近，可以直接与水 发生反应。因此，在锂离子电池的制 作过程中必须严格控制环境的湿度和 正负极材料、电解液的含水量。

Ls d
tGur
5.18
L d
式中：τ-孔的曲折度，Ls-气体或液体实际 通过的路程，d-隔膜的厚度
式中：tGur-Gurley值；τ-孔的曲折度；L膜厚（cm）; ε-孔隙率；d-孔径
用压降仪来测量电池隔膜的透气率
东燃16u 东然20u celgard20u celgard25u
隔膜空气渗透性/s
械性能的耐久性； 7. 隔膜不含有电解液能溶解的颗粒和金属及对电池
有害的物质。
.
隔膜作用
1. 将电池的正负极隔离以防止短路 2. 吸附电池中电化学反应进行必须的的电解质
溶液,确保有高的离子电导率 3. 保证在电池发生异常时为提高电池的安全性
而附加的使电池反应停止的功能
.
对隔膜的要求：
a.有一定的机械强度，保证在电池变形条件下不破 裂；
下，隔膜的厚度越薄越好。现在，新型的高能电池大都采用膜厚 20μm或 16μm的单层隔膜；电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)所用电池的隔膜在 40μm左右，这是电池大电流放电和高容量的需要，而且隔膜越厚，其机械强 度就越好，在组装电池过程中不易短路。
隔膜 构造 厚度
Celgard2320 PP/PE/PP 25/20/16
采用单轴拉伸时，膜在拉伸方向与垂直拉伸方向强度不同，而采用双轴拉伸制备的隔 膜其强度在两个方向上基本一致。
东然-16u 东燃-20u Celgard-20u Celgard-25u
抗拉强度均值/Mpa 132.2 141.7 199.6 205.9
伸长率均值/% 89.64 107.96 48.06 77.16
.
(3)孔隙率。
透过性可用在一定时间和压力下通过隔膜气体的量的多少来表征，主要反 映了锂离子透过隔膜的通畅性。孔隙率对膜的透过性和电解液的容纳量 非常重要。大多数商用锂离子电池隔膜的孔隙率在40％- 50％之间。

《锂离子电池隔膜》PPT 课件
本课件介绍了锂离子电池隔膜的重要性和功能，以及其在各个领域的应用。 深入浅出地解释了电池的结构和不同种类的隔膜，探讨了隔膜的特性和制备 方法，并展望了未来的发展前景和研究方向。
一、锂离子电池简介
定义
锂离子电池是一种以锂离子 嵌入和脱嵌为基础的充放电 电池。
优点
高能量密度、长循环寿命、 低自放电率、无记忆效应。
汽车行业
用于纯电动汽车和混合动力车的 动力电池。
电子设备行业
用于智能手机、平板电脑等便携 式设备。
新能源行业
用于储能系统、太阳能发电站等。
八、结论
锂离子电池隔膜的重要性
隔膜是锂离子电池中重要的组成部分，直接影响电池性能和安全性。
发展前景和研究方向
继续提高电导率、优化孔隙结构，改善隔膜的热稳定性和安全性。
应用领域
智能手机、电动车、储能系 统等。
二、锂离子电池结构
正极材料
通常是由锂化合物构 成的，如氧化钴、磷 酸铁锂等。
负极材料
通常是由石墨或硅等 材料构成。
电解质
通常是有机溶液，如 聚合物电解质。
隔膜
隔离正极和负极，控 制离子传输速度，防 止短路。
三、锂离子电池隔膜的作用
1 隔离正负极之间
防止直接接触，避免短路。
3 热稳定性
耐ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ温环境，防止起火爆炸。
2 孔隙率
影响电池的能量密度。
4 电化学稳定性
抵抗电解质的分解和电池的寿命衰减。
六、锂离子电池隔膜的制备
1
溶液铸膜法
将聚合物溶液涂覆在带有导电层的基材上。
2
拉伸法
通过拉伸、拉伸和层叠的方法形成薄膜。

同样是一份六十页，四十张左右图片 的文件 ，一个 是4M左 右，一 个却近 50M， 这是怎 么回事 呢？经 仔细检 查，原 来是因 为一个 用BMP 图片， 一个用J PG格 式的图 片。在 该文件 中，由 于原图 片较大 （A3纸 大小） ，存成BMP格 式的作 者，看 一个文 件就4M 左右， 就将其 在图片 编辑器 中缩了 15倍（ 长宽各 为原来 的25% ），结 果BMP 文件仅 为200K 左右。 而用JPG 格式的 作者， 看每个 图片文 件只不 过120K 左右， 就直接 在文件 中插入 ，结果 一个PowerPoi nt文件 中存一 个BMP 图片， 其大小 就变成 了4.7M 。所以 用大小 适中的BMP图 片，可 以使你 做的文 件不至 于太大LHJ+FHX 。
策划的要求：
1. 策划的现场文件（作业指导书、工艺文件、检验文件）应
明确产品加工的质量目标和技术要求。
策划的结果（工艺流程图、设
2. 应针对具体的产品明确所需的文件（记录）、资源的要求
计开发书、策划表等）必须与
（人员、设备、模具、量具），均应在控制计划中体现。
本 公 司 Q M S （ 质 量 管 理 体 系 ） 各 车 间 、 检 验 站 应 得 到 与 产 品 一 致 的 现 场 文 件 。 同样是一份六十页，四十张左右图片的文件，一个是4M左右，一个却近50M，这是怎么回事呢？经仔细检查，原来是因为一个用BMP图片，一个用JPG格式的图片。在该文件中，由于原图片较大（A3纸大小），存成BMP格式的作者，看一个文件就4M左右，就将其在图片编辑器中缩了15倍（长宽各为原来的25%），结果BMP文件仅为200K左右。而用JPG格式的作者，看每个图片文件只不过120K左右，就直接在文件中插入，结果一个PowerPoint文件中存一个BMP图片，其大小就变成了4.7M。所以用大小适中的BMP图片，可以使你做的文件不至于太大LHJ+FHX。

隔膜应有的基本要求
1.电绝缘性好（非电子导体）； 2.对电解质离子有很好的透过性，电阻低； 3.对电解质具有化学稳定性和电化学稳定性； 4.对电解质润湿性好 ; 5.具有一定的机械强度，厚度尽可能小 ;
1
隔膜性能
主要指外观;厚度;面密度;电阻;干态及湿 态抗拉强度;孔率;孔径;吸液率;吸液速率; 保持电解液能力;耐电解液腐蚀能力.
4
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.有足够的力学性能和防震能力,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;
%Transmittance
80
60
40
20
11446511.8.1324472.31 1436.73 149
1304.10 1254.74
1167.52
1200
Wavenumbers (cm-1)
1000
997.66 972.63
899.05 840.59
穿刺强度:与电极板表面的粗糙程度有关,电极使用 不同的材料要求隔膜的穿刺强度也不同.
9
隔膜的内部结构
1.孔径:可用压汞法测定;通过汞的体积和压力,微 孔的大小有关;
2.孔率:单位膜的体积中孔的体积百分率;可用比 重法测定:孔率=D0-D/D0
3. 孔的曲折度:膜的厚度和气体或液体在实际膜 当中通过的路径比例.(电池放电一般对膜的电 阻而言,低曲折系数是有利的;对短路时的 shutdown来讲,高的曲折系数有利.)