鋰電池由正負極片、電解液、聚烯烴隔膜組成。隔膜的作用是把正極和負極分開,允許離子通過而不讓電子通過。隔膜性能對電池容量、循環(huán)性和安全性等有較大影響,性能優(yōu)異的隔膜可提高鋰離子電池的綜合性能。
一、鋰離子電池隔膜生產(chǎn)工藝
鋰離子電池使用的隔膜以聚烯烴微孔膜為主,主要包括聚乙烯(PE)單層膜、聚丙烯(PP)單層膜、PP與PE的多層復合膜,隔膜占鋰電池總成本的20%~30%。鋰離子電池隔膜的生產(chǎn)工藝主要有干法、濕法。
1干法單向拉伸工藝
干法單向拉伸工藝源自美國Celgard公司,該工藝是將聚烯烴樹脂熔融、擠壓、吹膜制成結晶性聚合物薄膜,再經(jīng)過結晶化處理,退火后得到高度取向的多層結構,在高溫條件下進一步單向拉伸出微裂紋(銀紋),形成多孔結構。
干法單向拉伸工藝的特點是:設備復雜,投資大且生產(chǎn)控制難度高;對環(huán)境友好,原料成本較低;薄膜孔隙率約為40%,微孔分布較均勻;與濕法工藝相比,薄膜的縱向抗拉強度高,橫向抗拉強度低,橫向易開裂。采用干法單向拉伸工藝的生產(chǎn)商主要有日本宇部興產(chǎn)株式會社、高銀化學工業(yè)股份有限公司、美國Celgard公司、常州訊騰電子科技有限公司、南通天豐電子新材料有限公司,主要產(chǎn)品有單層PE隔膜、3層PP/PE/PP隔膜。
2 干法雙向拉伸工藝
干法雙向拉伸工藝源自中國科學院化學研究所,2001年,中國科學院化學研究所將其在美國、英國和日本申請的干法雙向拉伸工藝的權轉(zhuǎn)讓給美國Celgard公司。干法雙向拉伸工藝是在PP中加入具有成核作用的β晶型改進劑,利用PP不同相態(tài)間密度的差異,在拉伸過程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成微孔,用于生產(chǎn)單層PP隔膜。
干法雙向拉伸工藝的特點是:設備復雜,投資大,一般需要成孔劑輔助成孔;與單向拉伸工藝相比,所制薄膜的橫向拉伸強度高,透氣性好,微孔分布均勻;與濕法工藝相比,所制薄膜的耐穿刺強度大、閉孔溫度和熔斷溫度高;受熱后因雙向都有收縮,孔徑及孔隙率較難控制。采用該工藝的生產(chǎn)商主要有新鄉(xiāng)市格瑞恩新能源材料股份有限、深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司、大連新時科技有限公司, 主要產(chǎn)品為較厚的PP隔膜。
3 濕法工藝
濕法工藝又稱相分離法或熱致相分離法,其原理是以高沸點小分子為致孔劑加入聚烯烴,加熱熔融成均勻體系,再降溫發(fā)生相分離,拉伸后用有機溶劑萃取出小分子,得到相互貫通的微孔膜材料。制備過程中,可在溶劑萃取前進行單向或雙向拉伸,萃取后進行定型處理并收卷成膜,也可以在萃取后進行拉伸。萃取后進行拉伸制備的薄膜孔徑更大,孔徑分布更好。
濕法工藝的特點是:成本高,投資大,設備精度高,生產(chǎn)周期長,能耗較大,容易造成環(huán)境污染;可較好地控制孔徑、孔徑分布和孔隙率,一般用于制造薄膜;與干法拉伸工藝相比,所制薄膜具有更高的孔隙率和更好的透氣性,微孔尺寸及分布均勻,適于生產(chǎn)較薄的單層膜和大功率電池隔膜;但由于濕法工藝多用于生產(chǎn)單層PE薄膜,薄膜的熔點在130 ℃左右,耐高溫性能差,閉孔溫度較低,熔融溫度也較低;采用濕法工藝的生產(chǎn)商主要有日本旭化成株式會社、日本東燃株式會社、韓國SK集團、美國恩泰克公司、韓國W-scope集團、日東電工株式會社、佛山金輝高科光電材料有限公司、日本住友商事株式會社。
二、鋰離子電池隔膜含水率測定儀檢測
A、技術參數(shù)
1、稱重范圍:0-90g
可調(diào)試測試空間為3cm
2、水分測定范圍:0.01-100%
3、樣品質(zhì)量:0.100-90g
4、加熱溫度范圍:起始-205℃
加熱方式:可變混合式加熱
微調(diào)自動補償溫度高15℃
5、水分含量可讀性:0.01%
6、顯示參數(shù):7種
紅色數(shù)碼管獨立顯示模式
7、外型尺寸:380×205×325(mm)
8、電源:220V±10%
9、頻率:50Hz±1Hz
10、凈重:3.7Kg
鹵素水分測定儀是新型快速水分檢測儀器。
環(huán)狀的鹵素燈確保樣品得到均勻加熱,操作簡便、測量準確。
水分測定儀在測量樣品重量的同時,鹵素水分測定儀采用環(huán)形管鹵素加熱方式;
快速干燥樣品,在干燥過程中,水分儀持續(xù)測量并即時顯示樣品丟失的水分含量%;
干燥程序完成后,最終測定的水分含量值被鎖定顯示。
與國際烘箱加熱法相比,鹵素加熱可以在高溫下將樣品均勻地快速干燥,樣品表面不易受損;
其檢測結果與國標烘箱法具有良好的一致性,具有可替代性;
且檢測效率遠遠高于烘箱法。
一般樣品只需幾分鐘即可完成測定。
鹵素水分測定儀操作簡單,測試準確;
顯示部分采用液晶顯示屏-使屏幕更加清晰明亮,示值清晰可見;
分別可顯示水分值,樣品初值,終值,測定時間,溫度初值,最終值等數(shù)據(jù),并具有與計算機,打印機連接功能。
速水份測定儀出現(xiàn)重復性差的幾個原因,如下:
1、選擇的溫度太高或樣品氧化。降低干燥溫度。
2、樣品不均勻。
例如它們有不同的成分。
樣品越不平均則需要更多的樣品來獲得較好重復性的結果。
3、樣品沸騰并從水分儀不斷飛濺從而改變溫度。請清洗保護玻璃。
4、操作臺不穩(wěn)固。
請應用穩(wěn)固的操作臺。
5、快速水份測定儀選擇的干燥時間太短。
延長干燥時間或選擇合適的關閉模式“每單位時間的重量喪失”。
6、快速水份測定儀的外部環(huán)境不穩(wěn)定(振動等)。
7.溫度傳感器被污染或損壞。請清洗溫度傳感器。
8、樣品沒有完全干燥(例如:由于表面結皮)。嘗試混合石英沙進行干燥。
9、當快速水份測定儀的保護玻璃污蝕時,加熱量不能完全發(fā)揮,請清潔保護玻璃。
一、測量開路
當測量開路時,測量狀況顯示器、電解狀況顯示器將顯示最大,LED數(shù)字顯示器記數(shù)使陽極室電解液產(chǎn)生過量碘,顏色變深。此時應檢查下列情況:
1、測量插頭、插座是否接觸良好。
2、測量電極引線是否開路,插頭焊接是否良好。
二、電解開路
當電解開路時,測量狀況顯示器有指示,電解狀況顯示器只亮2個綠燈,“LED”數(shù)字顯示器不記數(shù),此時應檢查下列情況:
1、電解插頭、插座接觸是否良好。
2、陰極室上的電解引線是否開路,插頭焊接是否良好(當重新焊接插頭時,應注意正、負極性不得焊錯)。
3、陰、陽電極鉑金絲的焊接點是否開路。
三、測量短路
當測量短路時,測量、電解狀況顯示器均無指示,LED數(shù)字顯示器不記數(shù),此時應檢查下列情況:
1、測量插頭或插座是否短路。
2、測量電極兩球端是否碰到一起或內(nèi)部是否短路。
3、測量電極是否滲漏,滲漏時儀器電解時間盡管超過半小時以上,也不能到達終點(此時不屬于電解液問題,應更換測量電極)。