???? 目前市場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復合膜?,F(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,同時干法又可細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生產(chǎn)硬彈性纖維的方法,制備出低結晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,在高退火獲得高結晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低下進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)過幾十年的發(fā)展在美國、日本已經(jīng)非常成熟,現(xiàn)在美國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復合膜。用這種方法生產(chǎn)的隔膜具有扁長的微孔結構,由于只進行單向拉伸,隔膜的橫向強度比較差,但正是由于沒有進行橫向拉伸,橫向幾乎沒有熱收縮。
由于受國外專利保護及知識產(chǎn)權方面的制約,國內(nèi)采用單向拉伸方法制備隔膜的工業(yè)化進展很慢。國內(nèi)2004年已經(jīng)開始有這方面工藝的專利,和國外專利的不同之處在于,在聚丙烯中加入具有結晶促進作用的成核劑以及油類添加劑劑,加速了退火過程中的結晶速率。該技術現(xiàn)用于杭州一條生產(chǎn)線,采用單向拉伸的方法進行 PP單層隔膜的生產(chǎn),已經(jīng)有此種類型的國產(chǎn)隔膜在市場上銷售。
??? 濕法又稱相分離法或熱致相分離法,將高沸點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)過了雙向拉伸具有較高的縱向和橫向強度。國內(nèi)佛山塑料集團在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)品在市場上銷售。
??? 干法雙向拉伸工藝是中國科學院化學研究所在20世紀90年代初開發(fā)出的具有自主知識產(chǎn)權的工藝(CN1062357)。通過在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改進劑,利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異,在拉伸過程中發(fā)生晶型轉變形成微孔,用于生產(chǎn)單層PP膜。從2000年開始,在國家863計劃項目的支持下,具有自主知識產(chǎn)權的干法雙向拉伸制備聚丙烯微孔膜的技術在營口向陽化工廠進行中試。由于資金的匱乏,中試采用拉伸雙軸取向聚丙烯的設備,制備聚丙烯微孔膜所需要的工藝條件無法很好地在該設備上實現(xiàn),雖然在中試過程實現(xiàn)了小批量生產(chǎn),但膜的性能無法滿足鋰電池廠對隔膜性能的要求。從2005年開始,中國科學院化學研究所與新時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,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構。通過國內(nèi)30多家電池廠在鋰離子電池上進行評價,產(chǎn)品基本性能已經(jīng)完全滿足鋰離子電池隔膜的質量指標要求,市場反應積極,2008年2月份開始已經(jīng)有產(chǎn)品在市場上銷售。目前公司正通過建立、健全企業(yè)管理制度,完善質量管理體系進一步提高產(chǎn)品質量水平。同時采用干法雙向拉伸工藝的還有河南新鄉(xiāng)一家公司,于2004年進行中試及生產(chǎn),2005年底開始有產(chǎn)品在市場上銷售。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m2。該公司大部分產(chǎn)品滿足國內(nèi)低、中端市場需求,少部分產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足高端市場的質量要求。由于該公司采用的工藝及配方是通過非正常手段從中國科學院化學研究所獲取,有可能面臨知識產(chǎn)權方面的困擾,現(xiàn)在中國科學院化學研究所正采取措施,尋求法律解決。
??? 縱觀國內(nèi)的鋰離子電池隔膜市場,雖然目前依然是國外品牌一統(tǒng)天下,但是隔膜的國產(chǎn)化已經(jīng)呈現(xiàn)出喜人的局面?,F(xiàn)在國內(nèi)3種類型的聚烯烴隔膜均已經(jīng)實現(xiàn)了市場化,并且產(chǎn)能在逐步擴大,產(chǎn)品的質量也在不斷提升。目前國產(chǎn)隔膜在低、中端市場已經(jīng)大部分替代了進口產(chǎn)品,少量產(chǎn)品已經(jīng)進入高端市場,市場價格隨著國產(chǎn)隔膜的問世已經(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生產(chǎn)硬彈性纖維的方法,制備出低結晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,在高退火獲得高結晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低下進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)過幾十年的發(fā)展在美國、日本已經(jīng)非常成熟,現(xiàn)在美國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復合膜。用這種方法生產(chǎn)的隔膜具有扁長的微孔結構,由于只進行單向拉伸,隔膜的橫向強度比較差,但正是由于沒有進行橫向拉伸,橫向幾乎沒有熱收縮。
由于受國外專利保護及知識產(chǎn)權方面的制約,國內(nèi)采用單向拉伸方法制備隔膜的工業(yè)化進展很慢。國內(nèi)2004年已經(jīng)開始有這方面工藝的專利,和國外專利的不同之處在于,在聚丙烯中加入具有結晶促進作用的成核劑以及油類添加劑劑,加速了退火過程中的結晶速率。該技術現(xiàn)用于杭州一條生產(chǎn)線,采用單向拉伸的方法進行 PP單層隔膜的生產(chǎn),已經(jīng)有此種類型的國產(chǎn)隔膜在市場上銷售。
??? 濕法又稱相分離法或熱致相分離法,將高沸點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)過了雙向拉伸具有較高的縱向和橫向強度。國內(nèi)佛山塑料集團在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)品在市場上銷售。
??? 干法雙向拉伸工藝是中國科學院化學研究所在20世紀90年代初開發(fā)出的具有自主知識產(chǎn)權的工藝(CN1062357)。通過在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改進劑,利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異,在拉伸過程中發(fā)生晶型轉變形成微孔,用于生產(chǎn)單層PP膜。從2000年開始,在國家863計劃項目的支持下,具有自主知識產(chǎn)權的干法雙向拉伸制備聚丙烯微孔膜的技術在營口向陽化工廠進行中試。由于資金的匱乏,中試采用拉伸雙軸取向聚丙烯的設備,制備聚丙烯微孔膜所需要的工藝條件無法很好地在該設備上實現(xiàn),雖然在中試過程實現(xiàn)了小批量生產(chǎn),但膜的性能無法滿足鋰電池廠對隔膜性能的要求。從2005年開始,中國科學院化學研究所與新時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,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構。通過國內(nèi)30多家電池廠在鋰離子電池上進行評價,產(chǎn)品基本性能已經(jīng)完全滿足鋰離子電池隔膜的質量指標要求,市場反應積極,2008年2月份開始已經(jīng)有產(chǎn)品在市場上銷售。目前公司正通過建立、健全企業(yè)管理制度,完善質量管理體系進一步提高產(chǎn)品質量水平。同時采用干法雙向拉伸工藝的還有河南新鄉(xiāng)一家公司,于2004年進行中試及生產(chǎn),2005年底開始有產(chǎn)品在市場上銷售。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m2。該公司大部分產(chǎn)品滿足國內(nèi)低、中端市場需求,少部分產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足高端市場的質量要求。由于該公司采用的工藝及配方是通過非正常手段從中國科學院化學研究所獲取,有可能面臨知識產(chǎn)權方面的困擾,現(xiàn)在中國科學院化學研究所正采取措施,尋求法律解決。
??? 縱觀國內(nèi)的鋰離子電池隔膜市場,雖然目前依然是國外品牌一統(tǒng)天下,但是隔膜的國產(chǎn)化已經(jīng)呈現(xiàn)出喜人的局面?,F(xiàn)在國內(nèi)3種類型的聚烯烴隔膜均已經(jīng)實現(xiàn)了市場化,并且產(chǎn)能在逐步擴大,產(chǎn)品的質量也在不斷提升。目前國產(chǎn)隔膜在低、中端市場已經(jīng)大部分替代了進口產(chǎn)品,少量產(chǎn)品已經(jīng)進入高端市場,市場價格隨著國產(chǎn)隔膜的問世已經(jīng)有所降低,由2003年的15~20元/m2降低到現(xiàn)在的8~15元/m2。 ?