锂电池干湿法隔膜优劣势分析-研发部

锂电池干湿法隔膜优劣分析Copyright©2017DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.研发部大唐新能源Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.

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。锂电池隔膜的影响锂离子电池隔膜作用示意图（以钴酸锂（LiCoO2）为例）锂电池隔膜的要求Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.锂离子电池对隔膜的一些基本要求：（1）具有足够的隔离性和电子绝缘性（2）有一定的孔径和孔隙率；（3）耐电解液腐蚀；（4）良好的电解液的浸润性；（5）力学稳定性高，但厚度尽可能小；（6）受热收缩率小。锂离子电池隔膜实物图动力锂电池隔膜需要更高的要求：①更高的安全性，包括受热稳定性、电化学稳定性、抗穿刺抗短路性能；②更好的一致性，包括厚度、孔径和孔径分布等；③理想的孔隙率和孔隙结构；④更强的吸液能力和较小的电阻等隔膜的生产工艺Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.

锂电池隔膜的主要生产工艺分为湿法工艺和干法工艺。

主要区别在于隔膜微孔的成孔机理不同。生产工艺干法湿法单向拉伸工艺双向拉伸工艺干法工艺Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.干法是将聚烯烃树脂熔融、挤压、吹膜制成结晶性聚合物薄膜,经过结晶化处理、退火后,得到高度取向的多层结构,在高温下进一步拉伸,将结晶界面进行剥离,形成多孔结构。干法拉伸工艺较简单,且无污染,是锂离子电池隔膜制备的常用方法,但该工艺存在孔径及孔隙率较难控制,拉伸比较小,同时低温拉伸时容易导致隔膜穿孔,产品不能做得很薄。干法隔膜（扫描电镜图）湿法工艺Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.较好地控制隔膜的孔径及孔隙率

湿法生产工艺，又称相分离法或热致相分离法，此工艺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，降温，使二者发生相分离，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。用湿法双向拉伸方法生产的隔膜孔径范围处于相微观界面的尺寸数量级,比较小而均匀,双向的拉伸比均可达到5～7,因而隔膜性能呈现各向同性,横向拉伸强度高,穿刺强度大,产品可以做得更薄,使电池能量密度更高。湿法隔膜（扫描电镜图）

目前的隔膜主要是聚乙烯和聚丙烯材质，这两类隔膜的熔点分别为130℃和150℃，它们在较高温度时容易收缩或熔融，引起正极和负极直接接触，造成短路，从而引发如电池爆炸类意外事故。

因此，涂覆类隔膜材料应运而生。涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等胶黏剂或陶瓷氧化铝。这样带来的直接作用是提高隔膜耐热收缩性，防止隔膜收缩造成大面积短路。

Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.陶瓷涂覆隔膜的兴起陶瓷涂覆后大大改善了隔膜的热收缩性能20171020隔膜烘烤实验（研发部，质量部）Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.20171020隔膜烘烤测试90度4支（星源科技25μm隔膜，纽米科技20μm陶瓷隔膜）纽米陶瓷1:上部收缩0.5mm，下部0mm纽米陶瓷2:上部0.5mm，下部0mm星源隔膜1:上部收缩3.5mm，下部3mm星源隔膜2:上部3.5mm，下部2.5mm85度2支（星源25μm隔膜，纽米20μm陶瓷隔膜）纽米陶瓷:无收缩星源隔膜:上部收缩3mm，下部3mm如图，星源隔膜烘烤后收缩严重湿法陶瓷涂覆隔膜

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陶瓷复合隔膜比普通隔膜更能高效地吸收电解液，更快地被电解液润湿。如图，是湿法陶瓷复合膜的截面形貌。涂层的厚度约５μｍ，内部是贯穿的大孔结构，孔壁上布满了较小的孔，这样的结构便于电解液的吸收和锂离子的通过，改善了隔膜的表面亲液性能。陶瓷复合膜的截面形貌隔膜发展现状及趋势Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.相对于干法，湿法工艺可以生产更轻薄的隔膜，在性能、孔隙率、收缩方面都要优于干法，因此近几年产量增速明显高于干法。国产湿法隔膜需求图表资料图来源：智研咨询2016年国内主要隔膜企业出货量Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.资料图来源：智研咨询2016年底国内隔膜企业干湿法产能Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.资料图来源：智研咨询

Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.锂电池隔膜市场价格据高工锂电数据，近几年来，整个隔膜行业的价格出现了大幅的下滑；根据我司采购价格，干法隔膜在5元/平米左右，湿法隔膜约5元/平米，湿法陶瓷涂覆隔膜一般是6元/平米，随着湿法涂覆隔膜的产能释放和成本降低，市场份额有望进一步大幅提升。2014-2016国内隔膜均价走势干湿法隔膜主要性能对比Copyright©2016DaTangNewEnergyCo.,Ltd.Allrightsreserved.比较性能孔径大小孔径均匀性拉伸强度均匀性横向拉伸强度横向收缩率穿刺强度干法工艺大差差，显各向异性低低低湿法工艺小好好，显各向同性高较高高隔膜的两种主流制备工艺干法和湿法。总体而言，干法隔膜由于横向拉伸强度差而无法做的很薄，安全性较好，但微短路几率高；而湿法隔膜没有微短路的问题,最薄能做到5微米厚,唯一的缺陷是热稳定性差,而这一缺点可通过在基膜上进行陶瓷、PVDF等涂覆被完全克服，陶瓷隔膜改变了过去湿法隔膜熔点低、安全性差的缺陷，湿法+涂覆已是大势所趋。

锂电池都需要提高能量密度和安全性，因此在保障安全性的基础上，轻薄化是便携式和动力式锂电池的共同发展趋势，湿法隔膜在性能上已占有全面的优势；隔膜可以做的更薄、强度更高，使电池的容量更大，符合电池行业发展的规律。Copyright©2016DaTangNewEnergy