Материал мембраны аналитического силового элемента

Из-за все более заметных международных проблем, таких как энергетический кризис и загрязнение окружающей среды, новые энергетические автомобили стали активным проектом по развитию и продвижению в различных странах по всему миру. Литий-ионные батареи широко используются в транспортных средствах на новой энергии в качестве относительно хороших аккумуляторных батарей.

Литий-ионные батареи в основном состоят из материалов положительных электродов, материалов отрицательных электродов, мембран и электролитов. Диафрагма является одним из четырех основных материалов для литий-ионных батарей. Мембрана действует как электронная изоляция, предотвращая прямой контакт между положительным и отрицательным полюсами. Обеспечьте свободный проход ионов лития в электролите. В то же время диафрагма также играет решающую роль в обеспечении безопасной работы аккумулятора. Преимущества и недостатки характеристик диафрагмы напрямую влияют на внутреннее сопротивление, разрядную емкость, срок утилизации и характеристики безопасности батареи. Диафрагма литиевой батареи - это самый высокий технический барьер среди четырех основных материалов. Его соотношение стоимости уступает только положительным материалам, которое составляет от 10% до 14%. В некоторых high-end батареях стоимость диафрагмы составляет даже 20%.

В настоящее время представленная на рынке диафрагма литиевых батарей в основном представляет собой микропористую полиолефиновую мембрану, в которой преобладают полиэтилен (PE) и полипропилен (PP). Этот тип диафрагмы широко используется в диафрагме литиевых батарей из-за ее низкой стоимости, хороших механических свойств, превосходной химической стабильности и электрохимической стабильности. Практические применения включают однослойную диафрагму из полипропилена или полиэтилена, двухслойную композитную диафрагму из полиэтилена / полипропилена и трехслойную композитную диафрагму из полипропилена / полиэтилена / полипропилена.

Метод подготовки диафрагмы литий-ионного аккумулятора в основном делится на две категории: сухой и влажный. Сухой метод заключается в расплавлении, выдавливании и выдувании полиолефиновой смолы в кристаллическую полимерную пленку. После кристаллизации и отжига получается высокоориентированная многослойная структура, поверхность кристалла дополнительно растягивается при высокой температуре, а поверхность кристалла очищается, образуя пористую структуру. Апертуру пленки можно увеличить. Влажный метод, также известный как разделение фаз или термическое разделение фаз, смешивает жидкие углеводороды или низкомолекулярные вещества с полиолефиновыми смолами, нагревает и плавит для образования однородной смеси, а затем охлаждает, чтобы разделить фазы для подавления диафрагмы. Нагревание до температуры, близкой к температуре плавления. Двустороннее растяжение приводит к ориентации молекулярной цепи и, наконец, удерживает тепло в течение определенного периода времени. Растворитель остатка смывается летучими веществами, чтобы получить микропористую мембрану, проходящую друг через друга.

Процесс сушки относительно прост, но диафрагму и пористость трудно контролировать, а продукт трудно разбавить; Апертура пленки, полученной мокрым способом, маленькая и однородная, тонкая пленка, но вложения большие, а процесс сложный; Литий-ионные силовые батареи, необходимые для транспортных средств на новой энергии, часто требуют аккумуляторов большей емкости, более высокого напряжения, более продолжительного цикла работы, более высоких показателей безопасности, долгосрочной стабильной выходной мощности с одинаковой производительностью и обеспечения мгновенного ускорения большой мощности разряда для легковые автомобили. Следовательно, требуется, чтобы диафрагма имела высокую пористость, хорошую инфильтрацию, высокую прочность, хорошую термическую стабильность размеров, подходящую температуру термического закрытия и высокую температуру термического плавления; Из-за своей высокой пористости, высокой прочности и низкой температуры в закрытом состоянии мокрая диафрагма постепенно стала основным направлением в силовых элементах.

В настоящее время отечественные диафрагмы в основном используются на рынках среднего и низкого ценового диапазона. Внутренний рынок высокопроизводительных сепараторов литиевых батарей в основном занят импортными производителями, такими как Asahi Kasei из Японии, Toho Chemical из Японии, UBE из Японии, W-Scope из Кореи и Celgard из США.

Разрыв между отечественными диафрагменными продуктами и зарубежными странами объясняется большой частью сырья, зарубежные известные производители диафрагм имеют свои собственные специальные материалы, либо для производства сырья, либо для совместной разработки специальных материалов диафрагмы с производителями сырья; Полиолефиновая диафрагма в основном требует механических свойств, растворимости, дисперсности, чистоты и т. Д. Сырья. Подложка, используемая для изготовления диафрагмы, принадлежит специальному полиолефиновому материалу с относительно высокой молекулярной массой. В настоящее время импортные материалы по-прежнему занимают большую долю, отечественное использование материалов является низким.

Компания Celanese Ticona представила полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы для производства литиевых диафрагм с высокой прочностью на разрыв, химической инертностью и низкой текучестью расплава. Спецификация продукта составляет 50-100 миллионов молекулярной массы и может быть изменена в соответствии с требованиями заказчика.

ExxonMobil Chemical Co., Ltd. - это специальный материал для диафрагмы, изготовленный на заказ для восточной химии горения. Благодаря самой технологии химии горения East, полученная диафрагма может эффективно повысить безопасность и надежность литиевых батарей. Lyondellbasell, международный химический гигант, также успешно внедрил в Китай, включая GX5028 для ПНД мокрого процесса и E4462 для ПП сухого процесса.

Нефтехимические предприятия Китая также добились значительных успехов в исследованиях, разработках и производстве специальных полиолефиновых материалов. В августе 2010 года PPH-F02-H, специальный полипропиленовый материал, независимо разработанный компанией Yangzi Petrochemical Company, успешно начал промышленное производство. В апреле 2011 года компания China Petroleum Lanzhou Petrochemical Company также успешно произвела производство L402, специального материала для диафрагмы литиевых батарей. В июле 2012 года компания Luoyang Petrochemical Polypropylene Company провела пробное производство недавно разработанного специального материала для диафрагмы литиевых батарей F301L, и основные технические характеристики продукта достигли потребительского спроса. В сентябре 2012 года компания Huajin на Севере улучшила материал литиевой диафрагмы из полипропилена марки F401 и прошла производственные и эксплуатационные испытания литиевой диафрагмы.

Что еще более поразительно, так это то, что 27 мая 2017 года компания Yangzi Petrochemical успешно протестировала и произвела новый YEV-4500, продукт из специального полиэтилена с полимерным весом для диафрагмы литий-ионных аккумуляторов, и недавно официально начал продавать его. Этот новый продукт заполняет внутренний пробел. Нарушение монополии на импортную продукцию - еще один прорыв, сделанный Yangzi Petrochemical в области высококачественных полиолефинов.

Благодаря своим превосходным характеристикам СВМПЭ может улучшить целостность мембраны при высокой температуре плавления (HTMI) и значительно повысить температуру разрушения мембраны. HTMI необходим для повышения безопасности подключаемых к сети гибридных автомобилей; В то же время это также придаст диафрагме более высокую прочность на прокол, более высокую пористость и механическую прочность. Это идеальное сырье для производства диафрагмы литиевых батарей высокого класса.

Словом, революция пока не увенчалась успехом. Товарищам еще нужно потрудиться. Мы считаем, что совместными усилиями верхнего и нижнего пределов барьера литиевых батарей статус-кво в этой отрасли скоро будет нарушен.

Страница содержит содержимое машинного перевода.