瑞德利:超薄超强高端电池隔膜制造项目公用站房封顶大吉!
该项目已与头部电池企业共同研发应用在半固态、准固态及固态电池中隔膜产品,新研发的隔膜已满足在水处理、空气净化等领域的应用。项目建成后,将填补临沂市电池膈膜领域产业项目空白,实现了新型能源及新能源汽车电池核心组件生产领域的重大突破。是实现发展新型能源及新能源汽车电池核心组件的重大突破。项目全面达产后,年产值35亿元。
就在1月10日,山东省政府发布《关于下达2025年省重大项目名单的通知》,瑞德利新材料 (山东)有限公司超薄超强高端电池隔膜制造项目被列入省重大实施类项目名单。
超薄超强高端电池隔膜特点
超薄:通常厚度在 3 微米到 7 微米之间,例如惠强新材开发的 3 微米干法超薄超强隔膜、恩捷股份的 3 微米超薄高安全基膜新品等,相比传统的 6 微米、9 微米隔膜更薄。
超强:机械强度高:具备较高的拉伸强度和穿刺强度,在电池的组装、使用过程中能够承受一定的外力作用而不发生破裂或损坏,保证电池的安全性和稳定性。如蓝科途的湿法锂离子电池隔膜,穿刺强度可达 100gf/μm、双向拉伸强度≥300MPa。热稳定性好:在高温环境下,具有较低的热收缩率,能够保持隔膜的尺寸稳定性和微孔结构的完整性,防止因热收缩导致正负极接触短路,提高电池的安全性能。惠强新材和恩捷股份的 3 微米超薄隔膜均具有热收缩低的特性。
其他性能优异:孔隙率适宜:具有合适的孔隙率和均匀的孔径分布,一方面可以保证锂离子在充放电过程中能够快速、顺畅地通过隔膜进行传输,另一方面又能有效阻止正负极活性物质的相互穿透,提高电池的充放电效率和循环寿命。化学稳定性强:能在电池的有机电解液体系中长期稳定存在,不与电解液发生化学反应或溶解,确保电池的性能和安全性。浸润性良好:对电解液有良好的浸润性和吸液保湿能力,能够使电解液充分渗透到隔膜的微孔结构中,提高离子电导率,降低电池内阻。
生产工艺
原材料选择:通常选用高性能的聚烯烃材料,如聚丙烯、聚乙烯等,或添加一些特殊的添加剂来改善隔膜的性能。部分企业还会采用新型材料如聚酰亚胺、芳纶等,以满足更高的性能要求。
制备方法:干法工艺:包括熔融拉伸法和热致相分离法等。熔融拉伸法是将聚合物熔体在高应力场下结晶形成特定结构,再经拉伸、热处理等工序制成微孔膜;热致相分离法是利用高聚物与小分子化合物在温度变化时发生相分离来制备微孔膜。干法工艺生产的隔膜具有较高的孔隙率和较好的透气性,但孔径和孔隙率的控制难度较大,尤其是在超薄化过程中。湿法工艺:将聚合物溶解在适当的溶剂中,形成均相溶液,然后通过相转化法、拉伸等工艺制成隔膜。湿法工艺可以获得更高的孔隙率和更好的透气性,能够生产轻薄、高强度和高能量密度的隔膜,但生产工艺复杂、投资大,且对环境的要求也较高。
应用领域
高端消费类电子产品:如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等。超薄超强高端电池隔膜可以使电池在有限的空间内实现更高的能量密度,从而延长设备的续航时间,满足消费者对轻薄、长续航电子产品的需求。
新能源汽车:对于电动汽车而言,高能量密度和安全性是关键。超薄超强高端电池隔膜能够降低电池内阻,提高电池的充放电效率和能量密度,同时其良好的机械强度和热稳定性可以确保电池在复杂的工况下安全可靠地运行,有助于提升电动汽车的续航里程和安全性。
储能领域:在储能电站中,需要大容量、高性能的电池来存储和释放电能。超薄超强高端电池隔膜可以提高电池的循环寿命和安全性,降低储能系统的成本和占地面积,提高储能效率和可靠性。
其他领域:还可应用于航天航空、医疗设备、电动工具等对电池性能要求较高的领域,为这些设备提供稳定、高效的电源支持。
原材料与配方优化
高性能材料选择:要实现超薄超强的特性,对原材料的性能要求极高。目前主要的聚烯烃材料(如聚丙烯、聚乙烯)在超薄化后可能会出现强度不足等问题。寻找新型的高性能聚合物材料,如聚酰亚胺、芳纶等,并且要考虑其与现有电池体系的兼容性是一大难点。这些新型材料的成本往往较高,且其加工性能与传统材料有差异,需要重新优化加工工艺。
添加剂的精确调配:添加剂在改善隔膜性能方面起着关键作用。例如,添加增塑剂可以改善隔膜的柔韧性,但过多会影响隔膜的机械强度和热稳定性;添加抗氧剂可以提高隔膜的抗氧化性能,但可能会对隔膜的孔隙率产生不利影响。因此,精确调配添加剂的种类和用量,使其在提升性能的同时避免副作用是很困难的。
超薄化工艺控制
厚度均匀性:在生产超薄隔膜(3 - 7 微米)过程中,保证隔膜厚度的均匀性是一个巨大挑战。无论是干法工艺还是湿法工艺,在薄膜拉伸、成型等环节,很容易出现厚度不均的情况。例如,在湿法工艺中,溶液的流变性、涂布速度和干燥条件等因素都会影响隔膜的最终厚度均匀性。厚度不均匀会导致电池内部电场分布不均,局部电流过大,影响电池的性能和安全性。
缺陷控制:超薄隔膜更容易出现微孔缺陷,如针孔、破裂等。这些缺陷可能是由于原材料中的杂质、加工过程中的机械损伤或者工艺参数不合理造成的。在生产过程中,即使是微小的颗粒杂质混入,也可能在超薄隔膜上形成明显的缺陷,进而降低隔膜的阻隔性能,增加电池短路的风险。
高性能与高安全性的平衡
机械强度和孔隙率的权衡:要使隔膜具有超强的机械强度,可能需要增加材料的结晶度或采用多层复合结构等方式。然而,这样做往往会降低隔膜的孔隙率,影响锂离子的传输效率。例如,通过提高拉伸比来增强隔膜的拉伸强度,可能会导致微孔结构被压缩,孔隙率下降。反之,若过于追求高孔隙率以提高离子电导率,又会牺牲隔膜的机械强度。
热稳定性和其他性能的协调:在提高热稳定性方面,通常会采用一些特殊的处理方法,如添加无机纳米粒子或者进行表面涂层处理。但这些处理可能会影响隔膜的化学稳定性、浸润性等其他性能。例如,无机纳米粒子的添加可能会改变隔膜表面的化学性质,影响其与电解液的浸润性,进而增加电池内阻。
规模化生产与成本控制
设备与工艺适配:实现超薄超强隔膜的规模化生产,需要先进的生产设备,并且设备要与生产工艺高度适配。例如,高精度的拉伸设备能够更好地控制隔膜的厚度和微孔结构,但这些设备价格昂贵,而且需要专业的维护人员。同时,新设备的引入往往需要对整个生产工艺进行调整,以达到最佳的生产效果。
成本降低策略:在保证高性能的同时降低生产成本是一个关键难点。超薄超强隔膜的生产工艺复杂,原材料成本较高,而且生产过程中的废品率也相对较高。要降低成本,一方面要优化生产工艺,提高生产效率和产品合格率;另一方面要寻找合适的原材料替代品或者更经济的原材料供应渠道,这需要综合考虑产品性能、市场需求和成本等多方面因素。
文章来源:根据网络公开信息由高性能膜材料编辑整理