锂离子电池使我们现在必不可少的日用品，只是大家没怎么感觉到！锂电池构型与铅蓄电池不太一样，尽管都是液体载体，但与原有的普通干电池基本相仿。其中，核心的部件就是电池内的一层薄薄的隔膜，组断了液体的流通，但给电子留下了通道，可以畅通无阻。隔膜制备的核心工艺为微孔制备技术，根据其工艺的不同主要分为干法工艺、湿法工艺和纺丝工艺。干法与湿法的区别主要在于生产过程中是否需要溶剂。
锂离子电池核心部件——隔膜
1、干法拉伸
干法隔膜工艺是隔膜制备过程中最常采用的方法。目前干法工艺主要包括①干法单向拉伸和②双向拉伸（又称β晶体法）两种工艺。
1.1干法单向拉伸工艺
干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法，在流延铸片阶段对熔体进行高倍拉伸和快速冷却以获得高取向度、低结晶度的聚烯烃铸片，然后进行高温退火以完善其晶体结构，最后经纵向的低温、高温拉伸来获得最终隔膜。该法可生产孔径均一性好、单轴取向的微孔膜，但其缺点是隔膜的横向力学强度低，且生产为多单元式生产工艺，生产效率有限。
1.2工艺流程
a投料：将PE或PP及添加剂等原料按照配方预处理后，输送至挤出系统。
b流延：将预处理的原料在挤出系统中，经熔融塑化后从模头挤出熔体，然后在流延辊的高速牵伸的应力场下冷却结晶，得到具有垂直于挤出方向，平行排列片晶结构的流延基膜，该基膜具有较好的硬弹性能。
c热处理：基膜进行热处理，消除晶区缺陷，进一步完善片晶结构，提高薄膜的结晶度。
d拉伸：硬弹性聚丙烯流延基膜先在低温下进行拉伸形成银纹等微缺陷（冷拉伸），然后高温下使缺陷拉开（热拉伸），形成微孔。
e分切：将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为成品膜。
1.3工艺要点
根据聚丙烯单向拉伸制备的微孔膜的成孔机理，流延基膜的取向片晶结构的完善程度是决定拉伸成孔性能好坏的关键，而影响流延基膜的取向片晶结构的完善程度的最大的影响因素就是基膜制备过程中的温度、牵伸比等关键工艺参数。这些参数影响着熔体的整个结晶过程。可以这么说，流延工艺参数控制是否合适，是制备出性能优异的聚丙烯微孔膜的决定性条件。
2、双向拉伸（又称β晶体法）
干法双向拉伸工艺，通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂，利用聚丙烯不同相态间密度的差异，在拉伸过程中，使聚丙烯从晶型转变形成微孔。（干法双向拉伸工艺是中国科学院化学研究所在20世纪90年代初开发出的具有自主知识产权的工艺。）
2.1基本原理
PP的β晶型为六方晶系，β球晶通常是由单晶成核并沿径向生长成发散式束状片晶结构，晶片排列疏松，不具有完整的球晶结构，在热和应力作用下会转变为更加致密和稳定的α晶，在吸收大量冲击能的同时在材料内部产生孔洞。（利用PP不同相态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔）
2.2工艺流程
a流延铸片，得到β晶含量高、β晶形态均一性好的PP流延铸片；
b纵向拉伸，在一定温度下对铸片进行纵向拉伸，利用β晶受拉伸应力易成孔的特性来致孔；
c横向拉伸，在较高的温度下对样品进行横向拉伸以扩孔，同时提高孔隙尺寸分布的均匀性；
d定型收卷，通过在高温下对隔膜进行热处理，降低其热收缩率，提高尺寸稳定性。
2.3工艺特点：成本低
干法双向拉伸工艺主要具有以下特点：生产过程连续、工序简单，无需溶剂，生产成本比干法单拉、湿法更低，其生产可在已有的双向拉伸薄膜(如BOPP)生产平台的基础上进行，我国在相关的装备、技术、操作管控等方面基础好，对国内而言，此法作为制造锂离子电池隔膜的技术门槛相对较低。但另一方面，目前该工艺所制备的产品仍存在孔径分布过宽、厚度均匀性较差、产品质量稳定性较低等问题，大部分产品只能用于低端领域，很难向动力汽车电池等对隔膜的孔径一致性、厚度均匀性要求更高的高端领域拓展，工艺优化还需探索。在此工艺中，β-PP流延铸片的β晶形态均一性决定了其拉伸成孔性，进而影响了最终隔膜的孔径一致性和厚度均一性．因此，如何在生产过程中对流延铸片的拉伸成孔性能进行快速、高效表征，进而预测其最终隔膜产品的品质，具有重要的理论和实际意义。
3、湿法工艺
湿法又称为热致相分离法，其原理是将高沸点的烃类液体与聚乙烯混合，利用混合物熔体在降温过程中发生的微相分离现象，对铸片进行拉伸处理，最后用易挥发溶剂提取液体，从而制备出微孔膜材料。湿法工艺制备的隔膜适用于大功率电池，在动力电池中渗透率较高。湿法工艺产品双向力学强度高、孔径分布较，性能出色，但工艺流程长，对设备要求精度高，需要大量有机溶剂，存在生产成本偏高、生产效率有限、需回收溶剂等问题。
湿法工艺适合生产较薄的单层PE隔膜，是一种隔膜产品厚度均匀性更好、理化性能及力学性能更好的制备工艺。根据拉伸时取向是否同时，湿法工艺也可以分为湿法双向异步拉伸工艺以及双向同步拉伸工艺两种。
湿法异步拉伸工艺流程为：1）投料：将PE、成孔剂等原料按照配方进行预处理输送至挤出系统。2）流延：将预处理的原料在双螺杆挤出系统中经熔融塑化后从模头挤出熔体，熔体经流延后形成含成孔剂的流延厚片。3）纵向拉伸：将流延厚片进行纵向拉伸。4）横向拉伸：将经纵向拉伸后的流延厚片横向拉伸，得到含成孔剂的基膜。5）萃取：将基膜经溶剂萃取后形成不含成孔剂的基膜。6）定型：将不含成孔剂的基膜经干燥、定型得到纳米微孔膜。7）分切：将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为成品膜
湿法同步拉伸技术工艺流程与异步拉伸技术基本相同，只是拉伸时可在横、纵两个方向同时取向，免除了单独进行纵向拉伸的过程，增强了隔膜厚度均匀性。但同步拉伸存在的问题第一是车速慢，第二是可调性略差，只有横向拉伸比可调，纵向拉伸比则是固定的。
湿法工艺因为更薄且孔隙更小更均匀而受到追求高能量密度的三元电池的青睐，但其“热学稳定性和安全性”是其最主要的短板，所以湿法隔膜一般在基膜制好后，会对其进行涂覆胶黏剂，如陶瓷氧化铝、PVDF、芳纶等，以弥补其“热学稳定性和安全性”的短板。“湿法+涂覆”隔膜--被认为是目前锂电池隔膜材料最优解。
4、纺丝工艺--无纺布隔膜
无纺布隔膜即非织造布隔膜，是指采用静电纺丝法、湿法非织造工艺、熔喷法等非织造制造工艺使分散均匀的纤维定向或随机排列，形成三维网状结构，再通过物理方法加固制得的新型隔膜。无纺布隔膜可以由合成纤维和天然纤维素制成，也包括纤维素的衍生物。常采用的无纺布隔膜材料有细菌纤维素(BC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PI、PVDF、PVDF-HFP、聚四氟乙烯(PTFE)等。
静电电纺丝隔膜能够显著提升隔膜热稳定性和电解液润湿性能，但同时也存在着纤维强度较低，纤维之间分离困难，产量受限等缺点。
熔喷纺丝工艺以单一聚合物或多种聚合物共混料为原料，通过熔喷拉丝后热黏合固结成网，其隔膜制品孔隙率和安全性能有较大提升，但存在耐热性较差的缺陷。
文章来源：懒牛漫游
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