鋰電池隔膜制造工藝有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

鋰離子電池隔膜使用的基體材料是聚烯烴，聚烯烴具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對(duì)廉價(jià)的特點(diǎn)。隔膜基體材料主要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加劑。隔膜所采用基體材料對(duì)隔膜力學(xué)性能以及與電解液的浸潤(rùn)度有直接的聯(lián)系。盡管近年來(lái)有研究用聚偏氟乙烯、纖維素復(fù)合膜等材料制備鋰離子電池隔膜，但至今商品化的電池隔膜材料仍主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。

鋰離子電池隔膜造孔工程技術(shù)主要有濕法和干法，干法又有單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝這兩種。

1、鋰離子電池隔膜生產(chǎn)的濕法工藝

濕法又稱相分離法或熱致相分離法，將高沸點(diǎn)小分子作為致孔劑添加到聚烯烴中，加熱熔融成均勻體系，然后降溫發(fā)生相分離，拉伸后用有機(jī)溶劑萃取出小分子，可制備出相互貫通的微孔膜材料。

采用該法的具有代表性的公司有日本旭化成、東燃及美國(guó)Entek等，目前主要用于單層的PE隔膜。

雖然孔隙率和透氣性可控范圍大，但由于濕法工藝需要消耗大量的有機(jī)溶劑，一方面要考慮溶劑的回收利用，工藝復(fù)雜度增加，使成本增加，另一方面，污染環(huán)境。

2、鋰離子電池隔膜生產(chǎn)的干法雙向拉伸工藝

干法雙向拉伸工藝是中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所在20世紀(jì)90年代初開(kāi)發(fā)出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝。通過(guò)在聚丙烯中加入具有成核作用的

β晶型改進(jìn)劑，利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異，在拉伸過(guò)程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成微孔。

3、鋰離子電池隔膜生產(chǎn)的干法單向拉伸工藝

干法單向拉伸工藝是通過(guò)生產(chǎn)硬彈性纖維的方法，制備出低結(jié)晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，在高溫退火獲得高結(jié)晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低溫下進(jìn)行拉伸形成微缺陷，然后高溫下使缺陷拉開(kāi)，形成微孔。

該工藝經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展在美國(guó)、日本已經(jīng)非常成熟，現(xiàn)在美國(guó)Celgard公司、日本UBE公司采用此種工藝生產(chǎn)單層PP、PE以及三層PP/PE/PP復(fù)合膜。由于受國(guó)外專利保護(hù)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的制約，國(guó)內(nèi)采用單向拉伸方法制備隔膜的工業(yè)化進(jìn)展很慢。

用這種方法生產(chǎn)的隔膜具有扁長(zhǎng)的微孔結(jié)構(gòu)，由于只進(jìn)行單向拉伸，隔膜的橫向強(qiáng)飛較差，但正是由于沒(méi)有進(jìn)行橫向拉伸，橫向幾乎沒(méi)有熱收縮。

從干、濕兩種方法上看，干法雙向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜在物理性能、機(jī)械性能方面更占優(yōu)勢(shì)能夠滿足動(dòng)力電池大電流充放電的要求。所以，干法雙向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜更適合應(yīng)用于電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池。

復(fù)合隔膜

此種隔膜有兩層（PP/PE）隔膜、三層（PP/PE/PP）隔膜。三層膜在溫度升高時(shí)，中部的PE在130度熔化收縮造成熱關(guān)閉，但是由于外部的PP熔化溫度為160度，隔膜還可以保持一定的安全性，因此三層膜也較適用于動(dòng)力電池。目前Celgard與UBE掌握此種技術(shù)及專利權(quán)。