???? 目前市場(chǎng)化的鋰離子電池隔膜主要聚乙烯、聚丙烯為主的聚烯烴隔膜,包括單層PE,單層PP,三層PP/PE/PP復(fù)合膜。現(xiàn)有的聚烯烴隔膜生產(chǎn)工藝可按照干法和濕法分為兩大類,同時(shí)干法又可細(xì)分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。
??? 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,在高退火獲得高結(jié)晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低下進(jìn)行拉伸形成銀紋等微缺陷,然后高下使缺陷拉開,形成微孔。這種方法最早見于美國(guó)Celanse公司1970年專利 USPatent3426754,用于生產(chǎn)單層的聚丙烯多孔膜。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。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)度比較差,但正是由于沒有進(jìn)行橫向拉伸,橫向幾乎沒有熱收縮。
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。國(guó)內(nèi)2004年已經(jīng)開始有這方面工藝的專利,和國(guó)外專利的不同之處在于,在聚丙烯中加入具有結(jié)晶促進(jìn)作用的成核劑以及油類添加劑劑,加速了退火過(guò)程中的結(jié)晶速率。該技術(shù)現(xiàn)用于杭州一條生產(chǎn)線,采用單向拉伸的方法進(jìn)行 PP單層隔膜的生產(chǎn),已經(jīng)有此種類型的國(guó)產(chǎn)隔膜在市場(chǎng)上銷售。
??? 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,適用的材料廣。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。用濕法雙向拉伸方法生產(chǎn)的隔膜由于經(jīng)過(guò)了雙向拉伸具有較高的縱向和橫向強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)佛山塑料集團(tuán)在2004年建立了一條采用濕法工藝生產(chǎn)PE隔膜的雙向拉伸生產(chǎn)線,2005年底開始有產(chǎn)品在市場(chǎng)上銷售。
??? 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年代初開發(fā)出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝(CN1062357)。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,用于生產(chǎn)單層PP膜。從2000年開始,在國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目的支持下,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的干法雙向拉伸制備聚丙烯微孔膜的技術(shù)在營(yíng)口向陽(yáng)化工廠進(jìn)行中試。由于資金的匱乏,中試采用拉伸雙軸取向聚丙烯的設(shè)備,制備聚丙烯微孔膜所需要的工藝條件無(wú)法很好地在該設(shè)備上實(shí)現(xiàn),雖然在中試過(guò)程實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn),但膜的性能無(wú)法滿足鋰電池廠對(duì)隔膜性能的要求。從2005年開始,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所與新時(shí)科技公司合作重新開展干法雙向拉伸工藝的中試研究。根據(jù)中試工作取得的經(jīng)驗(yàn),于2007年11月成功建成并投產(chǎn)了一條年產(chǎn)聚丙烯微孔膜600萬(wàn)m2的生產(chǎn)線。用此工藝生產(chǎn)的聚丙烯微孔膜具有不同于以上工藝制得隔膜的微孔結(jié)構(gòu)。通過(guò)國(guó)內(nèi)30多家電池廠在鋰離子電池上進(jìn)行評(píng)價(jià),產(chǎn)品基本性能已經(jīng)完全滿足鋰離子電池隔膜的質(zhì)量指標(biāo)要求,市場(chǎng)反應(yīng)積極,2008年2月份開始已經(jīng)有產(chǎn)品在市場(chǎng)上銷售。目前公司正通過(guò)建立、健全企業(yè)管理制度,完善質(zhì)量管理體系進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量水平。同時(shí)采用干法雙向拉伸工藝的還有河南新鄉(xiāng)一家公司,于2004年進(jìn)行中試及生產(chǎn),2005年底開始有產(chǎn)品在市場(chǎng)上銷售。同期開始籌備新的生產(chǎn)線,于2007年正式投產(chǎn),現(xiàn)有年生產(chǎn)能力約為1500萬(wàn)m2。該公司大部分產(chǎn)品滿足國(guó)內(nèi)低、中端市場(chǎng)需求,少部分產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足高端市場(chǎng)的質(zhì)量要求。由于該公司采用的工藝及配方是通過(guò)非正常手段從中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所獲取,有可能面臨知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的困擾,現(xiàn)在中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所正采取措施,尋求法律解決。
??? 縱觀國(guó)內(nèi)的鋰離子電池隔膜市場(chǎng),雖然目前依然是國(guó)外品牌一統(tǒng)天下,但是隔膜的國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)呈現(xiàn)出喜人的局面?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)3種類型的聚烯烴隔膜均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)化,并且產(chǎn)能在逐步擴(kuò)大,產(chǎn)品的質(zhì)量也在不斷提升。目前國(guó)產(chǎn)隔膜在低、中端市場(chǎng)已經(jīng)大部分替代了進(jìn)口產(chǎn)品,少量產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入高端市場(chǎng),市場(chǎng)價(jià)格隨著國(guó)產(chǎn)隔膜的問(wèn)世已經(jīng)有所降低,由2003年的15~20元/m2降低到現(xiàn)在的8~15元/m2。 ?
??? 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,在高退火獲得高結(jié)晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低下進(jìn)行拉伸形成銀紋等微缺陷,然后高下使缺陷拉開,形成微孔。這種方法最早見于美國(guó)Celanse公司1970年專利 USPatent3426754,用于生產(chǎn)單層的聚丙烯多孔膜。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。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)度比較差,但正是由于沒有進(jìn)行橫向拉伸,橫向幾乎沒有熱收縮。
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。國(guó)內(nèi)2004年已經(jīng)開始有這方面工藝的專利,和國(guó)外專利的不同之處在于,在聚丙烯中加入具有結(jié)晶促進(jìn)作用的成核劑以及油類添加劑劑,加速了退火過(guò)程中的結(jié)晶速率。該技術(shù)現(xiàn)用于杭州一條生產(chǎn)線,采用單向拉伸的方法進(jìn)行 PP單層隔膜的生產(chǎn),已經(jīng)有此種類型的國(guó)產(chǎn)隔膜在市場(chǎng)上銷售。
??? 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,適用的材料廣。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。用濕法雙向拉伸方法生產(chǎn)的隔膜由于經(jīng)過(guò)了雙向拉伸具有較高的縱向和橫向強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)佛山塑料集團(tuán)在2004年建立了一條采用濕法工藝生產(chǎn)PE隔膜的雙向拉伸生產(chǎn)線,2005年底開始有產(chǎn)品在市場(chǎng)上銷售。
??? 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年代初開發(fā)出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝(CN1062357)。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,用于生產(chǎn)單層PP膜。從2000年開始,在國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目的支持下,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的干法雙向拉伸制備聚丙烯微孔膜的技術(shù)在營(yíng)口向陽(yáng)化工廠進(jìn)行中試。由于資金的匱乏,中試采用拉伸雙軸取向聚丙烯的設(shè)備,制備聚丙烯微孔膜所需要的工藝條件無(wú)法很好地在該設(shè)備上實(shí)現(xiàn),雖然在中試過(guò)程實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn),但膜的性能無(wú)法滿足鋰電池廠對(duì)隔膜性能的要求。從2005年開始,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所與新時(shí)科技公司合作重新開展干法雙向拉伸工藝的中試研究。根據(jù)中試工作取得的經(jīng)驗(yàn),于2007年11月成功建成并投產(chǎn)了一條年產(chǎn)聚丙烯微孔膜600萬(wàn)m2的生產(chǎn)線。用此工藝生產(chǎn)的聚丙烯微孔膜具有不同于以上工藝制得隔膜的微孔結(jié)構(gòu)。通過(guò)國(guó)內(nèi)30多家電池廠在鋰離子電池上進(jìn)行評(píng)價(jià),產(chǎn)品基本性能已經(jīng)完全滿足鋰離子電池隔膜的質(zhì)量指標(biāo)要求,市場(chǎng)反應(yīng)積極,2008年2月份開始已經(jīng)有產(chǎn)品在市場(chǎng)上銷售。目前公司正通過(guò)建立、健全企業(yè)管理制度,完善質(zhì)量管理體系進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量水平。同時(shí)采用干法雙向拉伸工藝的還有河南新鄉(xiāng)一家公司,于2004年進(jìn)行中試及生產(chǎn),2005年底開始有產(chǎn)品在市場(chǎng)上銷售。同期開始籌備新的生產(chǎn)線,于2007年正式投產(chǎn),現(xiàn)有年生產(chǎn)能力約為1500萬(wàn)m2。該公司大部分產(chǎn)品滿足國(guó)內(nèi)低、中端市場(chǎng)需求,少部分產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足高端市場(chǎng)的質(zhì)量要求。由于該公司采用的工藝及配方是通過(guò)非正常手段從中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所獲取,有可能面臨知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的困擾,現(xiàn)在中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所正采取措施,尋求法律解決。
??? 縱觀國(guó)內(nèi)的鋰離子電池隔膜市場(chǎng),雖然目前依然是國(guó)外品牌一統(tǒng)天下,但是隔膜的國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)呈現(xiàn)出喜人的局面?,F(xiàn)在國(guó)內(nèi)3種類型的聚烯烴隔膜均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)化,并且產(chǎn)能在逐步擴(kuò)大,產(chǎn)品的質(zhì)量也在不斷提升。目前國(guó)產(chǎn)隔膜在低、中端市場(chǎng)已經(jīng)大部分替代了進(jìn)口產(chǎn)品,少量產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入高端市場(chǎng),市場(chǎng)價(jià)格隨著國(guó)產(chǎn)隔膜的問(wèn)世已經(jīng)有所降低,由2003年的15~20元/m2降低到現(xiàn)在的8~15元/m2。 ?