,干法双向拉伸工艺是中国科学院化学研究所在20世纪90年代初开发出的具有自主知识产权的工艺。通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂,利用聚丙烯不同相态间密度的差异,在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔,用于生产单层PP膜。
湿法又称相分离法或热致相分离法,将高沸点的烃类液体或低分子量的物质与聚烯烃树脂混合,加热溶化混合物并把熔体铺在薄片上,然后降温发生相分离,再以纵向或双轴向对薄片做取向处理,最后用易挥发的溶剂提取液体。可制备出相互贯通的微孔膜材料,适用的材料广。采用该法的具有代表性的公司有日本旭化成、东燃及美国Entek等,用湿法双向拉伸方法生产的隔膜由于经过了双向拉伸具有较高的纵向和横向强度。目前主要用于单层的PE隔膜。 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。物理性能和机械性能方面干法双向拉伸工艺生产的隔膜更占优势。然而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140℃。所以热稳定性比较差。
隔膜生产工艺特点
隔膜具有典型的“高技术、高资本”特点,而且项目周期很长,投资风险较大,国内企业的投资热情并不高。国内能生产隔膜的企业仅有星源科技、金辉高科、格瑞恩等三家企业。其中星源科技采用干、湿法两条工艺、金辉高科采用湿法工艺、格瑞恩采用干法双向拉伸工艺。现在国产隔膜的市场主要集中在中、低端小型锂离子电池领域。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、力学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。
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。据了解旭化成与Celgard已经自己生产部分聚丙烯、聚乙烯材料。特别是Tonen(东燃化学)和美孚化工合作后,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。采用特殊处理的基体材料,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。