濕法隔膜涂覆技術(shù)淺析：漿料配方、涂覆工藝、油性水性

時間:2018-09-05 10:15來源:電池材料 作者:綜合報道
點擊: 次

        “濕法+涂覆”已是業(yè)界公認的隔膜發(fā)展方向。今天小編整理了關(guān)于涂覆漿料配方和涂覆工藝等相關(guān)內(nèi)容，歡迎大家閱讀并留言補充信息。
 
        漿料配方，涂覆技術(shù)核心
 
        根據(jù)下游對特定性能的要求和隔膜產(chǎn)品的定位，需要使用不同的涂覆技術(shù)。而對涂覆而言，其技術(shù)核心在于漿料的配方，同時漿料在隔膜涂覆中成本占比較大，一般漿料占涂覆總成本的65%。
 
        動力電池發(fā)展方向為高輸出、高容量、快充電的模式，對隔膜涂覆技術(shù)及工藝要求也會更加的多樣化，配方的不斷創(chuàng)新也將成為涂覆的核心競爭力。
 
        隔膜陶瓷涂覆漿料主要包括陶瓷顆粒、粘結(jié)劑、溶劑和添加劑四種主要成分，對于不同的應(yīng)用場景需使用不同的漿料配比。
 
        陶瓷的剛性支撐作用，使得陶瓷改性隔膜高溫時具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和尺寸完整性，對高溫下隔膜結(jié)構(gòu)的維持有支撐作用，在高溫下隔膜基體均已閉孔透明，未涂覆隔膜收縮嚴重，而涂覆隔膜由于陶瓷層存在抗收縮性大幅提升，機械性和安全性更好。
 
        1 陶瓷顆粒
 
        陶瓷顆粒通常使用氧化鋁，一些廠商也使用二氧化硅、氧化鎂、氧化鈣等作為陶瓷顆粒。陶瓷粉的品質(zhì)分為高純(99.99%，粒徑0.3-1.0μm)和精制(99.7%，粒徑0.3-2.5μm)。
 
        其中前者不需要進一步研磨加工，在漿料中分布均勻;后者分散性相對較差，可以直接用于生產(chǎn)性能要求相對較低的涂覆隔膜，但對于定位較高的產(chǎn)品需要進一步研磨加工，這對涂覆廠商的工藝要求較高，需要穩(wěn)定控制。
 
        對于一定濃度的漿料，陶瓷顆粒質(zhì)量占比越高，涂覆隔膜的硬度越高，熱性能越好，但機械性能下降，這是因為過多的陶瓷顆粒會降低涂覆均勻性和削弱高分子粘結(jié)劑的骨架結(jié)構(gòu)。
 
        2 粘結(jié)劑
 
        粘合劑通常使用聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纖維素(CMC)(水性)和聚偏氟乙烯(PVDF)(油性，可改水性)等材料，作用是增加隔膜與涂覆材料的粘附性。
 
        其中PVDF除了上述作用外，在受熱時存在溶脹，能夠粘結(jié)隔膜與極片，在軟包電池中能夠幫助提高電池硬度和維持電池形狀。
 
        3 溶劑
 
        溶劑范圍廣泛，水性溶劑包括水、乙醇、丙三醇和其他極性有機溶劑，油性溶劑包括丙酮、NMP和其他非極性溶劑，在實際配方中，溶劑的使用并不限于一種，不同種類和比例的溶劑組合會對產(chǎn)品性能產(chǎn)生影響。
 
        例如在星源材質(zhì)的一種水性PVDF漿料配方中，使用了第一溶劑和第二溶劑，兩者的種類不同，第一溶劑從二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亞砜等多種溶劑中選取，第二溶劑從乙醇、水、丙三醇等多種溶劑中選取，溶劑的質(zhì)量占比從50-80%的大范圍調(diào)整。
 
        4 添加劑
 
        添加劑種類很多，其中表面活性劑用于降低漿料表面張力，改善隔膜與涂料的親和性，具體的有氟碳表面活性劑、硅烷表面活性劑、多元醇類表面活性劑等;導(dǎo)電劑用于增強鋰離子的傳導(dǎo)作用，常用碳納米管，用于改善導(dǎo)電性和強化PVDF骨架結(jié)構(gòu);分散劑用于促進漿料分散均勻，主要有聚氧乙烯二油酸酯、聚四乙二醇單硬脂酸酯等酯類和有機鹽。添加劑通常用于改善隔膜性能和突出其特定性能，種類和用量根據(jù)需求靈活改變。
 
        涂覆方式，靈活多樣
 
        隔膜涂覆在技術(shù)上難度不高，可使用凹版輥涂、浸涂、窄涂或噴涂等方式，國內(nèi)主流基膜廠商和大量代工廠都能夠?qū)崿F(xiàn)。
 
        凹版輥涂
 
        凹版輥涂工藝是目前常用的涂覆方法，微凹版輥將漿料從漿料盒中帶出，由定厚刮刀刮下多余涂料，然后在壓力下涂覆到隔膜上。這種方法原理比較簡單，凹版輥凹槽容量容易控制，產(chǎn)品精度較好。缺點是由于高硬度的氧化鋁陶瓷顆粒作用，網(wǎng)紋輥容易磨損，會導(dǎo)致連續(xù)涂覆過程中涂層逐漸變薄，需要更換新輥;涂覆目標厚度改變時就需要更換輥，不能靈活調(diào)節(jié)。
 
        窄縫擠壓涂
 
        窄縫擠壓涂覆，簡稱窄涂，是通過一定壓力將漿料從擠壓嘴擠出涂覆到隔膜上的工藝，涂層厚度由擠壓嘴縫寬和計量泵控制。這種工藝適用粘度范圍廣，產(chǎn)品精度好，可涂覆薄層，涂覆速度高，但擠壓嘴的維修相對困難。
 
        浸涂
 
        浸涂的基本原理是將隔膜浸泡到一定濃度的漿料中一定時間，取出后晾干或烘干，在隔膜表面得到一定厚度的涂層。這種方法的原理和操作簡單，但厚度控制相對較難。

        靜電紡絲
 
        靜電紡絲法是通過電場力將漿料噴涂到隔膜上的工藝，給漿料帶上電荷，在電場力作用下漿料突破表面張力，形成納米絲噴射向隔膜。這種工藝有適用材料范圍廣，操作方便，比表面積大，孔隙率高，纖維絲均一性好，產(chǎn)率高等優(yōu)點，但存在結(jié)晶度、取向度小，機械性能、力學(xué)性能差的缺點，需要通過熱處理、共混等改性方式優(yōu)化。
 
        涂覆工藝的損耗主要發(fā)生在分切步驟上，該步驟在工藝流程上的順序因企業(yè)選擇而異。例如上海恩捷使用的產(chǎn)線規(guī)模較大，采用先涂覆后分切的流程;鴻圖隔膜的設(shè)備較小，采用先分切后涂覆的流程，兩者主要損耗均在分切段，損耗量與分切次數(shù)相關(guān)。目前國內(nèi)的隔膜涂覆廠商在涂覆損耗方面有很大提升空間，這與企業(yè)工藝的成熟性有關(guān)。
 
        涂覆加工的設(shè)備目前基本需要進口，供給穩(wěn)定，設(shè)備緊湊成套，一條產(chǎn)線需要投入150-200萬元，產(chǎn)量約400萬平米/年，對于同時具備基膜生產(chǎn)和涂覆加工能力的企業(yè)，一般每條基膜產(chǎn)線需要配套10條涂覆產(chǎn)線。
 
        涂覆隔膜的成本主要來自于漿料、設(shè)備折舊、人工、能源等，其中漿料是最為主要的成本。
 
        隔膜涂覆廠商大多采用凹版輥涂方法，原因是凹版輥涂的加工速度、精度均較高，工藝成熟，同時輥的加工、維護相對窄涂簡單，成本較低。窄涂往往也被選作優(yōu)選方案，因為該工藝精度高，加工速度快，粘度靈活性大，但窄涂的擠壓嘴加工、維修相對困難，成本相對較高。
油性vs水性，各具優(yōu)勢
 
        涂覆工藝根據(jù)漿料的區(qū)別可以分為水性涂覆和油性涂覆，兩種工藝各有優(yōu)勢和缺點。
 
        水性涂覆的漿料溶劑使用去離子水、乙醇、丙三醇等極性溶劑，使用后無需回收，環(huán)境污染小。但由于隔膜本身存在親油性，會導(dǎo)致產(chǎn)品的均勻性和粘附性下降，產(chǎn)品可能出現(xiàn)透光點(涂覆厚度太薄)和暗點(涂覆厚度太厚)，水性涂覆隔膜價格和產(chǎn)品定位相對較低。
 
        油性涂覆的漿料使用油性溶劑，如丙酮、NMP。該工藝中溶劑與粘結(jié)劑和隔膜本身親和性好，產(chǎn)品的均勻性和粘附性較水性涂覆隔膜優(yōu)秀，也更能減少透光點和暗點的發(fā)生，但油性溶劑價格高，污染較大，需要回收，成本較高，因此油性涂覆隔膜通常定位中高端。
 
        油性涂覆均勻性和粘附性高，而污染大、成本高。水性涂覆更為環(huán)保，成本也低，但均勻性和粘附性較差。
 
        成本方面每平米水性涂料的成本在1塊錢左右，不同的配方會有一定的價格波動，最多到1.5元;油性涂料成本，每平米2元多，溶劑成本較高，占了總成本很大一部分。主要原因是水性涂料的溶劑是水，較為便宜，對廢氣的處理成本較低。
 
        對于一些特殊要求，采用油性和水性工藝相結(jié)合應(yīng)用的方式。例如一些涂覆隔膜對孔隙率有一定要求，廠家就可能通過造孔工藝來滿足需求：油性涂覆工藝，在漿料中按一定小比例添加造孔劑如水、乙醇、正丁醇、PVP等極性材料，這些材料不溶于油性溶劑，分布相對集中，在涂覆完成后可以通過水洗溶解去除，留下孔道。
 
        使用造孔劑造孔能極大提升涂覆隔膜的離子遷移率，改善導(dǎo)電性能，但會降低其力學(xué)性能和機械性能，對于上述的幾種極性材料，PVP造孔隔膜抗拉伸能力最強，乙醇、正丁醇造孔隔膜次之，水造孔隔膜力學(xué)性能最差。
 
        對水性和油性涂覆的使用取決于下游電池廠商的需求和應(yīng)用場景，一定時期內(nèi)兩種技術(shù)將并行發(fā)展。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
作者：綜合報道 ，如若轉(zhuǎn)載，請注明出處：http://m.tyubcd3.cn/shushuo/jishu/2018090525989.html
看完這篇還不夠？如果你也也是同行業(yè)需要發(fā)布您的新聞報道，請 戳這里 告訴我們！
免責(zé)聲明：本文僅代表作者個人觀點，與中國電池聯(lián)盟無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實，對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來源：XXX（非中國電池聯(lián)盟）”的作品，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的，請在一周內(nèi)進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜歡

  • 鋰離子電池隔膜的主要性能參數(shù)有哪些？

    鋰電池隔膜 是 鋰離子電池 關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一，其性能決定了 電池 的接口結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響了電池的能量、循環(huán)以及安全性等特性，質(zhì)量較高的隔膜對提高 鋰電池 綜合性能起到重要的作用。那么，鋰離子電池隔膜主要性能參數(shù)有哪些呢？ 1、厚度：對于消耗
    2023-01-24 18:18
    		•

  • 技術(shù)層面的鋰電好產(chǎn)品是否一定能幫公司業(yè)績兌現(xiàn)？

    因2022／Q3更換了工作賽道和方向的原因，使得有機會從過去十年一直在汽車及鋰電制造業(yè)田間地頭精耕細作的工作模式中抽身。 在過去將近半年的時間里，新的角色賦予在業(yè)務(wù)和市場前端工作的機會，可以用不同的視角來觀察鋰電行業(yè)的發(fā)展和變革，而不再僅僅停留在
    2023-01-24 18:16
    		•

  • 鋰電產(chǎn)業(yè)如何利用視覺檢測系統(tǒng)降本增效？

    導(dǎo)語： 機器視覺檢測已在鋰電池生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中，為產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量提供可靠保障。維視智造作為鋰電池視覺檢測系統(tǒng)提供商，為企業(yè)提供專業(yè)、系統(tǒng)、穩(wěn)定的鋰電行業(yè)解決方案，可保證0漏檢，確保安全生產(chǎn)，全面提升生產(chǎn)效率。 一、鋰電池行業(yè)高速發(fā)展下隱藏的暗
    2023-01-24 18:11
    		•

  • 震�？萍紨M3億元投建鋰電池鋁殼生產(chǎn)項目

    1月9日，震�？萍�(300953.SZ)公布，公司擬在江西上饒投資建設(shè)鋰電池鋁殼生產(chǎn)項目(簡稱“江西上饒項目”)，投資總額為人民幣3億元。
    2023-01-10 15:53
    		•

  • 鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鋰電池優(yōu)缺點對比

    鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鋰電池優(yōu)缺點對比
    2022-06-21 08:42
    		•

  • 預(yù)鋰化技術(shù)在鋰電池中有多重要

    預(yù)鋰化就是在電池正式充/放電循環(huán)之前在電極材料中添加少許鋰源，用來彌補電池充/放電反應(yīng)過程中的鋰消耗。
    2022-04-06 10:40
    		•

  • 比亞迪如何讓刀片電池充電速度比三元鋰電池還快？

    刀片電池作為漢EV核心的零部件之一，在充電方面具備怎樣的技術(shù)優(yōu)勢呢？
    2021-08-19 09:09
    		•

  • PPT | 鋰電池固態(tài)電解質(zhì)的研究

    PPT | 鋰電池固態(tài)電解質(zhì)的研究
    2021-06-16 11:41
    		•

  • 鋰電池極片設(shè)計及表面缺陷分析

    鋰電池極片的設(shè)計是非常重要的，現(xiàn)針對鋰電池極片設(shè)計基礎(chǔ)知識進行簡單介紹。
    2021-06-03 11:34
    		•

  • 三元鋰電池擠壓損傷試驗研究

    本文以某型號鋰離子動力電池為研究對象，對電芯不同方向進行擠壓試驗研究，通過采集擠壓力、溫度、電壓數(shù)據(jù)分析找出電芯抗擠壓弱的方向，然后進一步通過不同加載工況形式來分析確定電芯的擠壓損傷容限，其次對模組不同方向抗擠壓能力進行了分析。
    2021-06-01 11:37
    		•
專題
相關(guān)新聞
本月熱點
歡迎投稿
聯(lián)系人：王女士
Email：cbcu#cbcu.com.cn
發(fā)送郵件時用@替換#
電話：010-56284224
在線投稿
微信公眾號