О материалах диафрагмы силовой ячейки

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. Нарушая монополию на импортную продукцию, это 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 отечественных компаний по добыче и переработке нефти текущая ситуация в этой отрасли скоро выйдет из строя.

Страница содержит содержимое машинного перевода.