Introducción al separador de baterías de litio

1.Introducción básica del separador de baterías de litio.

La batería de litio se compone de cuatro partes principales: electrodo positivo, electrodo negativo, separador y electrolito.El separador es una película delgada con una estructura microporosa, que es un componente clave en la batería de litio, y el componente clave de la capa interna con las barreras más técnicas en la cadena industrial de baterías de litio, el costo representa alrededor del 10% -20%. .Durante la reacción de electrólisis, el separador de batería de litio se puede utilizar para separar los electrodos positivo y negativo para evitar la aparición de cortocircuitos, al tiempo que permite el libre paso de los iones del electrolito.El separador de la batería de litio está sumergido en el electrolito y hay una gran cantidad de microporos en la superficie que permiten el paso de los iones de litio.El material, la cantidad y el grosor de los microporos afectarán la velocidad de los iones de litio que pasan a través del separador, lo que a su vez afecta la tasa de descarga, el ciclo de vida y otros rendimientos de la batería.

El proceso de producción de separadores de baterías de litio es complejo y las barreras técnicas son altas.Las baterías de litio de alto rendimiento requieren separadores con espesor uniforme y excelentes propiedades mecánicas (incluidas resistencia a la tracción y resistencia a la perforación), conductividad del aire y propiedades físicas y químicas (incluidas humectabilidad, estabilidad química, estabilidad térmica y seguridad).El hecho de que el separador sea excelente o no afecta directamente la capacidad, la capacidad de ciclo y el rendimiento de seguridad de las baterías de litio, y el separador con un rendimiento excelente juega un papel importante en la mejora del rendimiento general de la batería.

2.Mercado y aplicación del separador de baterías de litio.

Según el campo de aplicación, los separadores de baterías de litio se pueden dividir en separadores de baterías de litio de potencia, separadores de baterías de litio digitales y otros separadores funcionales.En los campos de vehículos de nueva energía, centrales eléctricas de almacenamiento de energía, productos aeroespaciales, médicos y electrónicos, los separadores de baterías de litio son los más utilizados.

La poliolefina es el material separador de baterías de litio más utilizado en el mercado; se puede clasificar como material compuesto de polietileno (PE), polipropileno (PP), polietileno (PE) y polipropileno (PP).Entre ellos, los productos de polietileno se utilizan principalmente en baterías ternarias de litio y los productos de polipropileno se utilizan principalmente en baterías de fosfato de hierro y litio.Las rutas técnicas para producir separadores de baterías de litio incluyen el proceso de estiramiento uniaxial seco, el proceso de estiramiento biaxial seco y el proceso húmedo.Debido al bajo rendimiento del proceso de estiramiento biaxial seco, el separador solo se puede utilizar en baterías de gama baja, por lo que el proceso de estiramiento uniaxial seco y el proceso húmedo son los principales procesos de preparación ahora.Según las propiedades físicas y químicas, los separadores de baterías de litio se pueden dividir en membranas tejidas, membranas no tejidas (telas no tejidas), membranas microporosas, membranas compuestas, membranas enrolladas, etc.

En 2021, la producción de separadores de baterías en China fue de 7,9 mil millones de metros cuadrados, un aumento interanual del 112,5%, de los cuales la producción de separadores de proceso húmedo será de 6,1 mil millones de metros cuadrados, lo que representa el 76,7%, al año. -aumento interanual del 132%;La producción de los separadores de proceso seco será de 1.800 millones de metros cuadrados, lo que representa el 23%, un aumento interanual del 67,7%, y con el rápido crecimiento del almacenamiento de energía en el futuro, generará aún más un mercado incremental. para separadores de baterías.

3.Principio del proceso de preparación en seco.

Principio del método seco:

El principio del método seco es fundir primero la materia prima del polímero y luego cristalizar el polímero fundido bajo tensión de tracción durante la extrusión para formar una estructura laminar perpendicular a la dirección de extrusión y paralela a la dirección de extrusión, y tratamiento térmico para obtener un material elástico duro.Después de estirar la película de polímero con elasticidad dura, las laminillas se separan para formar microporos en forma de hendidura y luego se obtiene la película microporosa mediante termofijación.Este proceso requiere un control de alta precisión del proceso, especialmente la temperatura de estiramiento es mayor que la temperatura de transición vítrea del polímero y menor que la temperatura de cristalización del polímero.En la actualidad, incluye principalmente procesos de estiramiento uniaxial en seco y estiramiento biaxial.La principal dificultad del proceso seco es que la precisión del control del proceso es estricta y el control de la porosidad es difícil de comprender.

Principio del método húmedo.

En comparación con el método seco, el método húmedo requiere un disolvente orgánico.El proceso básico consiste en disolver el polímero en un disolvente con un alto punto de ebullición y baja volatilidad a alta temperatura para formar un líquido homogéneo, y luego enfriarlo, lo que da como resultado una fase líquido-sólida de la solución, y luego usar reactivos volátiles para extraer el disolvente de alto punto de ebullición y obtener una membrana microporosa de polímero con una determinada estructura y forma después del secado.En el proceso de fabricación de la membrana microporosa para separador, se puede realizar un estiramiento unidireccional o biaxial antes de la extracción con solvente, después de la extracción, se le puede dar forma y enrollar para formar una película, o se puede estirar después de la extracción.La membrana microporosa de polietileno de peso molecular ultraalto producida mediante este método tiene buenas propiedades mecánicas.