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Dos formas de preparar películas separadoras de baterías de litio estiradas biaxialmente mediante método húmedo
2024-10-06
El separador de baterías de litio es un material importante para las baterías de litio. Se utiliza principalmente para separar las placas positiva y negativa de la batería, evitar que los dos polos entren en contacto y provoquen un cortocircuito y, al mismo tiempo, permitir que los iones entren en el electrolito. para pasar. El rendimiento del separador afecta directamente a la capacidad, ciclo y rendimiento de seguridad de la batería, por lo que su proceso de preparación tiene un gran impacto en el rendimiento de la batería. Dado que el separador estirado uniaxialmente sólo se estira longitudinalmente pero no transversalmente durante el proceso de preparación, la resistencia en la dirección transversal es relativamente débil y propensa a agrietarse transversalmente. Además, la baja resistencia transversal también limitará una mayor reducción del espesor de la película, por lo que este artículo se centra en los separadores de baterías de litio estirados biaxialmente para su análisis.
Hoy en día, adoptamos principalmente dos métodos: el método seco y el método húmedo para producir separadores de baterías de litio estirados biaxialmente. El método húmedo es un proceso de preparación que se lleva a cabo en una solución de polímero. El punto de fusión de una película de una sola capa preparada por el método húmedo puede alcanzar un máximo de 170 °C, pero en circunstancias normales solo puede alcanzar 140 °C. El método seco se refiere al proceso de preparación en una solución no acuosa Hace unos años, Mitsubishi Resin podía obtener un producto separador con un punto de fusión de hasta 220 °C recubriendo una carga inorgánica altamente resistente al calor. el separador. Aunque los recubrimientos resistentes al calor también se pueden aplicar mediante preparación húmeda, el coste es un 40% mayor para conseguir el mismo punto de fusión.
Aunque el estiramiento biaxial se realiza durante el proceso de preparación del proceso de doble estirado seco, en comparación con el proceso húmedo, la uniformidad, consistencia y estabilidad del diámetro de los poros siguen siendo relativamente pobres. Esto puede provocar velocidades de transmisión de iones inconsistentes en diferentes áreas durante el uso de la batería, lo que afecta el rendimiento y la vida útil de la batería. Aunque los separadores de doble estirado de proceso seco tienen ciertas ventajas sobre los separadores de proceso húmedo en términos de costo, con el avance de la tecnología y el desarrollo de efectos de escala, el costo de los separadores de proceso húmedo también está disminuyendo constantemente, y esta ventaja es constantemente contracción. Por lo tanto, este artículo presenta principalmente dos formas de preparar separadores de baterías de litio mediante doble estirado húmedo: estiramiento sincrónico y estiramiento asincrónico.
El estiramiento sincrónico, como su nombre indica, significa estirar tanto vertical como horizontalmente al mismo tiempo. El proceso de estiramiento sincrónico bidireccional incluye principalmente alimentación, fundición, doble estirado y extracción de solución. El proceso de preprocesamiento de PE, plastificantes y otras materias primas según una fórmula específica y su transporte al sistema de extrusión se denomina alimentación. En la etapa de fundición, las materias primas pretratadas se funden y plastifican a través de una extrusora de doble tornillo, y luego la masa fundida se extruye de la matriz para formar una lámina gruesa fundida que contiene plastificante. Luego, a una temperatura y velocidad de estiramiento específicas, la lámina gruesa fundida se estira simultáneamente en dos direcciones para hacer que la orientación de la cadena molecular sea consistente y forme una estructura microporosa. Finalmente, se utiliza un disolvente volátil para extraer el plastificante de la película para obtener el producto separador final de baterías de litio. El separador de baterías de litio preparado mediante los pasos anteriores tiene las ventajas de un tamaño de poro adecuado y una distribución uniforme, pocos defectos y un espesor fino. Además, debido a que el estiramiento en ambas direcciones se puede completar al mismo tiempo en el mismo equipo, la eficiencia de la producción mejora considerablemente y se reducen los costos del equipo. Sin embargo, el estiramiento sincrónico requiere controlar los parámetros de estiramiento en dos direcciones al mismo tiempo, lo que impone mayores requisitos a los equipos y operadores. Y debido a que el estiramiento en ambas direcciones debe realizarse al mismo tiempo, la flexibilidad del proceso es ligeramente menor y es posible que no pueda satisfacer las necesidades de todos los tipos de separadores.
El proceso de estiramiento asincrónico húmedo y estiramiento sincrónico es básicamente el mismo, la diferencia es que primero se realiza el estiramiento longitudinal y luego se realiza el estiramiento transversal. Mediante el estiramiento en dos pasos, las propiedades mecánicas del separador se pueden optimizar en las direcciones longitudinal y transversal. En comparación con el estiramiento simultáneo, el método de producción también es más flexible y el proceso se puede ajustar según las diferentes necesidades del producto y las propiedades del material. Las principales desventajas de este método de estiramiento son que implica más pasos operativos y equipos, lo que puede dar como resultado una eficiencia de producción relativamente baja y requiere dos conjuntos independientes de equipos de estiramiento, lo que aumenta relativamente la inversión y los costos operativos del equipo;
Existen diferencias significativas entre el estiramiento sincrónico húmedo y el estiramiento asincrónico en el proceso de producción de separadores de baterías de litio. Estas diferencias se reflejan principalmente en los métodos de estiramiento, las características técnicas y los campos aplicables.
1. En términos del método de estiramiento, durante el proceso de preparación del proceso de estiramiento asíncrono húmedo, primero se realiza el estiramiento longitudinal y luego el estiramiento transversal. Este método de estiramiento paso a paso hace que el separador se estire en las direcciones longitudinal y transversal respectivamente, logrando así el efecto de estiramiento requerido. El proceso de estiramiento sincrónico en húmedo puede orientarse simultáneamente en dirección transversal y longitudinal durante el estiramiento, eliminando la necesidad de procesos de estiramiento longitudinal separados. Este estiramiento simultáneo mejora la uniformidad del espesor del separador.
2. En términos de características técnicas, el estiramiento asíncrono tiene ventajas en cuanto a precisión del control, propiedades mecánicas y flexibilidad del proceso, pero puede enfrentar problemas como baja eficiencia de producción, alto costo de equipo y alta complejidad. El estiramiento sincrónico se destaca por su alta eficiencia, estructura de poros uniforme y bajo costo de equipo, pero enfrenta desafíos considerables en términos de dificultad de control, flexibilidad y umbral de inversión.
3. En términos de campos aplicables, el separador preparado mediante el proceso de estiramiento asíncrono húmedo tiene un mayor rendimiento y es más adecuado para su uso en el campo de baterías eléctricas con mayores requisitos de rendimiento. Las baterías eléctricas deben soportar grandes corrientes de carga y descarga y tiempos de ciclo, por lo que se requiere que el separador tenga alta resistencia y estabilidad. El separador preparado mediante el proceso de estiramiento simultáneo en húmedo tiene una mejor uniformidad de espesor y es más adecuado para el campo de las baterías de consumo que tienen mayores requisitos de uniformidad de espesor.
En resumen, el estiramiento sincrónico en húmedo y el estiramiento asincrónico tienen sus propias ventajas y desventajas en el proceso de producción de separadores de baterías de litio. Al seleccionar el proceso, se deben tener en cuenta los requisitos específicos del producto, las características del material y la rentabilidad. Método de estiramiento absoluto superior o inferior.
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