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动力锂电池中聚合物关键材料:温法工艺

时间:2019-04-15 08:19来源:海猎人
     温法工艺
湿法也称热致相分尚法(thermally induced phase separation, TIPS),目前主 要用来制造聚乙烯(PE)隔膜(其他聚合物很难找到合适的溶剂),主要的工艺 步骤有挤出、双向拉伸、萃取抽提和热定型扩孔。具体来讲,湿法工艺采用双螺 杆挤出机将高聚物(主要是聚乙烯)与某些高沸点的小分子化合物(石蜡油最佳) 在较高温度(高于聚合物的熔化温度,一般为200°C)下熔融形成均相熔体,降 低温度时又发生固-液或液-液相分离,经同步双向拉伸(拉伸比例7X7,温度在 110〜115°C最佳)后,再利用易挥发溶剂(如己烷)把小分子化合物萃取出来, 最后经热定型扩孔(目的是调节孔隙率和收缩率,温度为115°C)形成微孔隔膜 (图2.23)。
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     湿法工艺要求使用超高分子量聚乙烯(推荐分子量为100万〜200万), 分子量过低意味着性能差,分子量过高意味着很难加工,推荐使用泰科纳GUR 系列超高分子量聚乙烯和三井化学Hi-Zex Million系列超高分子量聚乙烯。湿法 工艺的难点在于湿法工艺制备的隔膜材料具有错综复杂的曲折孔道,能够有效抑 制锂枝晶的生长,适合于长寿命电池。图2.24为湿法工艺制备的几种隔膜的SEM 图,其中Hipore-1隔膜具有明显的大孔。采用湿法工艺制备的隔膜微孔尺寸分布 均匀,穿刺强度高,孔隙率和透气性可控,适宜生产较薄产品(可以低至9nm)。 缺点包括工艺复杂、成本高、不环保。德国的布鲁克纳己经意识到湿法工艺中最 主要的成本在于除溶剂,设计出一种蒸发除溶剂的工艺(在拉伸工艺过程中进行), 从而将湿法生产成本降低至与干法工艺相当,但该湿法隔膜的产品形态与通常湿 法隔膜的形态有所不同。
 
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