Explicación detallada del proceso de producción del diafragma de la batería de litio

La batería de iones de litio es el representante de las baterías modernas de alto rendimiento, que consta de cuatro partes principales: material positivo, material negativo, diafragma y electrolito. Entre ellos, el diafragma es una película delgada con estructura microporosa y un componente interno clave con barreras técnicas más fuertes en la cadena de la industria de baterías de iones de litio, que desempeña los siguientes dos papeles principales en las baterías de litio:

a、 Separar los electrodos positivos y negativos de las baterías de litio para evitar cortocircuitos en el contacto positivo y negativo;

b、 Los microporos en la película permiten que los iones de litio pasen, formando un circuito de carga y descarga.

Composición de costos de las baterías de litio

Las baterías de litio de alto rendimiento requieren que el diafragma tenga uniformidad de espesor y excelentes propiedades mecánicas (incluyendo resistencia a la tracción y resistencia a la punción), propiedades transpirables, propiedades físicas y químicas (incluyendo humectabilidad, estabilidad química, estabilidad térmica y seguridad). Se entiende que la excelencia del diafragma afecta directamente la capacidad, la capacidad de circulación y el rendimiento de Seguridad de la batería de litio, y el diafragma de excelente rendimiento desempeña un papel importante en la mejora del rendimiento integral de la batería.

Muchas de las características del diafragma de la batería de litio y la dificultad de tener en cuenta sus indicadores de rendimiento determinan las altas barreras técnicas del proceso de producción y la dificultad de investigación y desarrollo. El proceso de producción del diafragma incluye la fórmula de materia prima y el ajuste rápido de la fórmula, la tecnología de preparación microporosa, el diseño independiente de equipos completos y muchos otros procesos. Entre ellos, la tecnología de preparación de microporos es el diafragma central del proceso de preparación del diafragma de la batería de litio. según la diferencia entre el mecanismo de formación de microporos, el proceso del diafragma se puede dividir en dos tipos: seco y húmedo.

El proceso de diafragma seco es el método más utilizado en el proceso de preparación del diafragma. el proceso es mezclar polímeros, aditivos y otras materias primas para formar una fusión uniforme. al exprimir, se forma una estructura de cristal de película bajo tensión de tracción. después de tratar la estructura de cristal de película por tratamiento térmico, se obtiene una película de polímero rígido y elástico. después de eso, se estira a una cierta temperatura para formar microporos en forma de ranura. después de la formación térmica, se prepara una película microporosa. En la actualidad, el proceso seco incluye principalmente dos procesos: dibujo unidireccional seco y dibujo bidireccional.

Tira única seca

El dibujo único seco consiste en utilizar polímeros de polietileno (pe) o polipropileno (pp) con buena movilidad y bajo peso molecular, utilizando el principio de fabricación de fibra elástica dura, primero se preparan láminas fundidas de Poliolefina de alta orientación y baja cristalización, y después de estirar a baja temperatura para formar defectos micro como líneas de plata, se utiliza un deshielo a alta temperatura para abrir los defectos, y luego se obtiene una película microporosa con poros uniformes y orientación uniaxial.

El proceso de dibujo único seco es el siguiente:

• Alimentación: pretratar materias primas como PE o PP y aditivos de acuerdo con la fórmula y transportarlas al sistema de extrusión.

• Calandrado: la materia prima pretratada se exprime en el sistema de extrusión del diafragma fundido de la cabeza del molde después de la plastificación por fusión, y la fusión se retrasa por flujo para formar una película base con una estructura cristalina específica.

• Tratamiento térmico: después del tratamiento térmico, la película base se obtiene una película dura y elástica.

• Estiramiento: la película elástica dura se estira en frío y en caliente para formar una película nanomicroporosa.

• Corte: Corte la película microporosa nanométrica en película terminada de acuerdo con los requisitos de las especificaciones del cliente.

Doble tracción seca

El proceso de doble tracción seca es un proceso desarrollado por el Instituto de química de la Academia China de ciencias con derechos de propiedad intelectual independientes, y también es un proceso de fabricación de diafragmas único en china. Debido a que la forma beta del PP es un sistema de cristal hexagonal, los Monocristales se forman en núcleos, las obleas están dispuestas sueltas, tienen una estructura de cristal de placa que crece en forma de haz divergente a lo largo de la dirección radial sin una estructura de cristal esférico completa, se transformarán en cristales Alfa más densos y estables bajo la Acción del calor y el estrés, y se producirán agujeros en el interior del material después de absorber una gran cantidad de energía de impacto. Este proceso utiliza las diferencias de densidad entre los diferentes Estados de fase del PP para formar microporos mediante la adición de un modificador de cristal beta con efecto nuclear en el pp.

El proceso de doble tracción seca es el siguiente:

• Alimentación: pretratar el PP y el agente formador de poros y otras materias primas de acuerdo con la fórmula y transportarlas al sistema de extrusión.

• Fundición: se obtienen piezas de fundición de fundición de fundición de fundición de fundición de fundición de fundición de fundición de polipropileno con alto contenido de cristal beta y buena homogeneidad morfológica de cristal beta.

• Estiramiento longitudinal: estiramiento longitudinal de la pieza fundida a una cierta temperatura, utilizando las características de que el cristal beta es fácil de formar agujeros bajo el estrés de tracción para formar agujeros.

• Estiramiento transversal: estiramiento transversal de la muestra a temperaturas más altas para ampliar los poros, mejorando al mismo tiempo la uniformidad de la distribución del tamaño de los poros.

• Enrollado estereotipado: al tratar el diafragma a alta temperatura, se reduce su tasa de contracción térmica y se mejora la estabilidad dimensional.

El diafragma húmedo se divide en asincronismo y sincronización de acuerdo con la orientación de tracción.

El proceso húmedo consiste en mezclar el Plastificante (un líquido de hidrocarburos de alto punto de ebullición o algunas sustancias con un peso molecular relativamente bajo) con una resina de Poliolefina utilizando el fenómeno de separación de fase sólida - líquida o líquida - líquida durante el enfriamiento de la mezcla fundida, suprimir el diafragma, calentarlo a una temperatura cercana al punto de fusión y estirarlo para alinear la orientación de la cadena molecular, y extraer el Plastificante de la película con un disolvente volátil (como Diclorometano y tricloroetileno) después de un cierto tiempo de aislamiento térmico, y luego producir un material de película microporosa de tamaño submicron interconectado.

El proceso húmedo es adecuado para la producción de diafragmas PE de una sola capa más delgados, que es un proceso de preparación con mejor uniformidad de espesor, mejores propiedades físicas y químicas y mejores propiedades mecánicas de los productos de diafragmas. De acuerdo con la orientación simultánea durante el estiramiento, el proceso húmedo también se puede dividir en dos tipos: el proceso de estiramiento asíncrono bidireccional húmedo y el proceso de estiramiento simultáneo bidireccional.

El proceso de dibujo asíncrono húmedo es el siguiente:

• Alimentación: pretratar y transportar materias primas como PE y formadores de poros al sistema de extrusión de acuerdo con la fórmula

• Fundición: la materia prima pretratada se exprime de la cabeza del molde después de la plastificación por fusión en el sistema de extrusión de doble tornillo, y la fusión se retrasa por flujo para formar una placa gruesa de fundición que contiene un agente formador de poros.

• Estiramiento longitudinal: estiramiento longitudinal de las hojas gruesas de fundición.

• Estiramiento transversal: estira lateralmente las hojas gruesas de fundición después del estiramiento longitudinal para obtener una película base que contiene un agente formador de poros.

• Extracción: la película base se extrae con disolvente para formar una película base sin agente formador de poros.

• Estereotipo: la película base sin agente formador de poros se seca y estereotipa para obtener una película nanomicroporosa.

• Corte: Corte la película microporosa nanométrica en película terminada de acuerdo con los requisitos de las especificaciones del cliente.

El proceso tecnológico de la tecnología de estiramiento simultáneo húmedo del proceso de estiramiento asíncrono húmedo es básicamente el mismo que la tecnología de estiramiento asíncrono, pero se puede orientar simultáneamente en las direcciones horizontal y vertical durante el estiramiento, eliminando el proceso de estiramiento longitudinal separado y mejorando la uniformidad del espesor del diafragma. Pero el problema del estiramiento simultáneo es que la velocidad es lenta, el segundo es que la ajustabilidad es ligeramente peor, solo la relación de estiramiento lateral es ajustable, mientras que la relación de estiramiento longitudinal es fija.

Proceso de dibujo simultáneo húmedo

El rendimiento general del diafragma húmedo es mejor que el del producto del diafragma seco, que se ve afectado conjuntamente por el material de base y el proceso de producción. La estabilidad, consistencia y seguridad del diafragma tienen un impacto decisivo en la duplicación de la descarga, la densidad de energía, la vida útil del ciclo y la seguridad de la batería de litio. En comparación con los diafragmas secos, los diafragmas húmedos son mejores en propiedades de materiales como uniformidad de espesor, propiedades mecánicas (resistencia a la tracción, resistencia a la punción), propiedades transpirables, propiedades físicas y químicas (humectabilidad, estabilidad química, seguridad), lo que favorece la absorción de electrolitos y mejora la capacidad de carga, descarga y circulación de la batería, y son adecuados para baterías de alta capacidad. Desde el punto de vista de la fuerza del producto, el rendimiento integral del diafragma húmedo es más fuerte que el diafragma seco.