隔膜培訓(xùn)手冊.doc

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1、目錄一、簡介(一)鋰離子電池隔膜基礎(chǔ)知識(二)電池隔膜的分類(三)鋰離子電池隔膜的功能及機(jī)理(四)鋰離子電池隔膜主要用途二、聚烯烴隔膜原料和原理(一)聚烯烴隔膜的分類(二)聚烯烴隔膜的主要原料(三)聚烯烴隔膜主要生產(chǎn)方法(四)聚烯烴隔膜結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)三、性能參數(shù)和使用要求(一)隔膜主要性能表征參數(shù)及意義(二)鋰離子電池對隔膜的要求四、發(fā)展趨勢(一)動(dòng)力電池隔膜(二)鋰離子電池隔膜的發(fā)展五、隔膜知識和注意事項(xiàng)(一)隔膜知識問與答(二)注意事項(xiàng)簡介（一）鋰離子電池隔膜基礎(chǔ)知識鋰離子電池隔膜是一種具有納米級微孔的高分子功

2、能材料，隨著鋰離子電池的廣泛使用而走進(jìn)人們的生活?？沙潆婁囯x子二次電池具有高比能量、長循環(huán)壽命、無記憶效應(yīng)的特性，又具有安全、可靠且能快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，因而成為近年來新型電源技術(shù)研究的熱點(diǎn)。由于鋰離子電池是綠色環(huán)保型無污染的二次電池，符合當(dāng)今各國能源環(huán)保方面大的發(fā)展需求，在各行各業(yè)的使用量正在迅速增加。鋰離子電池電芯主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜組成，其中隔膜是電芯的重要組成部分，起到將電芯正極和負(fù)極隔開的作用，具有電子絕緣性和離子導(dǎo)電性。其鋰離子傳導(dǎo)能力直接關(guān)系到鋰離子電池的整體性能，其隔離正負(fù)極的作

3、用使電池在過度充電或者溫度升高的情況下能限制電流的升高，防止電池短路引起爆炸，具有微孔自閉保護(hù)作用。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、電解質(zhì)的保持性和電池的內(nèi)阻等，進(jìn)而影響電池的容量、循環(huán)性能、充放電電流密度等關(guān)鍵特性，所以，隔膜性能的優(yōu)劣直接影響了電池的綜合性能。在我國，鋰離子電池原材料已基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，但是隔膜材料卻主要依靠進(jìn)口，一些制作隔膜的關(guān)鍵技術(shù)被日本和歐美壟斷。最近幾年，隔膜在我國已有生產(chǎn)，各項(xiàng)指標(biāo)也接近或達(dá)到了國外產(chǎn)品的水平。本手冊主要介紹鋰離子電池用聚烯烴隔膜，從隔膜的生產(chǎn)原理、性能特性、應(yīng)用等

4、方面來介紹有關(guān)隔膜知識。（二）電池隔膜的分類制造隔膜的材料有天然或合成的高分子材料、無機(jī)材料等。根據(jù)原材料特點(diǎn)和加工方法不同，可將隔膜分成有機(jī)材料隔膜、編制隔膜、氈狀膜、隔膜紙和陶瓷隔膜等。電池用隔膜的分類如下圖：圖1電池用隔膜分類從上圖可知，隔膜可分為半透膜與微孔膜兩大類。半透膜的孔徑一般小于1nm，而微孔膜孔徑在10nm以上，甚至到幾微米。（三）鋰離子電池隔膜的功能及機(jī)理1、隔膜在鋰離子電池中的主要功能●在電池內(nèi)部將正、負(fù)極分隔開來，防止接觸造成短路；●有良好的離子通過能力；●有保持電解液的能力；●有一定的

5、保護(hù)電池安全的能力。2、隔膜機(jī)理隔膜中具有大量曲折貫通的微孔，電解液中的離子載體可以在微孔中自由通過，在正負(fù)極之間遷移形成電池內(nèi)部導(dǎo)電回路，而電子則通過外部回路在正負(fù)電極之間遷移形成電流，供用電設(shè)備利用。（四）鋰離子電池隔膜的主要用途各種液態(tài)鋰離子電池，如手機(jī)電池、便攜式DVD電池、筆記本電腦電池、電動(dòng)工具電池、GPS電池、電動(dòng)車和儲能裝置電池等。聚烯烴隔膜原料和生產(chǎn)原理（一）聚烯烴隔膜分類分類方法按材料分類按工藝分類按結(jié)構(gòu)分類種類PP、PE、PP/PE復(fù)合干法、濕法單層PP、PE多層PP、PE三層PP/PE/

6、PP（二）聚烯烴隔膜的主要原料隔膜使用的聚烯烴材料目前主要是聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）兩類。聚烯烴材料具有強(qiáng)度高、耐酸堿腐蝕性好、防水、耐化學(xué)試劑、生物相容性好、無毒性等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，商品化的液態(tài)鋰離子電池大多使用微孔聚烯烴隔膜，因?yàn)榫巯N化合物在合理的成本范圍內(nèi)可以提供良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，而且具有高溫自閉性能，更加確保了鋰離子二次電池在日常使用上的安全性。（三）聚烯烴隔膜的主要生產(chǎn)方法1、熱致相分離法（濕法—TIPS）利用高分子材料和特定的溶劑在高溫條件下完全相容，冷卻后

7、產(chǎn)生相分離的特性，使溶劑相連續(xù)貫穿于聚合物相形成的連續(xù)固態(tài)相中，經(jīng)過拉伸擴(kuò)孔后，將溶劑萃取后在聚合物相中形成微孔。在目前濕法隔膜制造過程中，通常將聚烯烴樹脂原料和一些其它低分子量的物質(zhì)同混合，加熱熔融混合均勻、經(jīng)擠出拉伸成膜，再用易揮發(fā)溶劑把低分子物質(zhì)抽提出來，形成微孔膜。2、熔融拉伸法（干法—MSCS）熔融拉伸法的制備原理是，高聚物熔體擠出時(shí)在拉伸應(yīng)力作用冷卻下結(jié)晶，形成平行排列的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，經(jīng)過熱處理后的薄膜在拉伸后晶體之間分離而形成狹縫狀微孔，再經(jīng)過熱定型制得微孔膜。在聚丙烯微孔膜制備中除了拉開片晶結(jié)構(gòu)外，

8、還可以通過在聚合物中添加結(jié)晶成核劑，形成特定的β晶型，然后在雙向拉伸過程中發(fā)生β晶型向α晶型轉(zhuǎn)變，晶體體積收縮產(chǎn)生微孔。不同生產(chǎn)方法的隔膜特點(diǎn)生產(chǎn)方法干法濕法拉伸方式單向拉伸雙向拉伸雙向拉伸工藝原理晶片分離晶型轉(zhuǎn)換相分離方法特點(diǎn)設(shè)備簡單，投資較小，工藝復(fù)雜、成本高、環(huán)境友好設(shè)備復(fù)雜，投資較大，配方控制難度高，生產(chǎn)成本低設(shè)備復(fù)雜、投資較大、周期長、工藝復(fù)雜、成本高，能耗大、有環(huán)境污染產(chǎn)品