低压装置超高分子量锂电池隔膜料生产

低压装置超高分子量锂电池隔膜料生产

张岩

大庆石化公司塑料厂技术科   黑龙江大庆  163714

摘要：近年来，新能源汽车产业的快速发展，带动了锂电池隔膜产业持续发展，锂电池隔膜料生产技术难度较高，特别是使用低压装置生产超高分子量锂电池隔膜料难度系数更大，关于这方面的研究从未间断。据此，本文简要总结超高分子量锂电池隔膜料生产方面的相关内容，并对使用低压装置生产隔膜料方面的各项注意事项、发展方向等发表浅见。

关键词：低压装置；超高分子量锂电池隔膜料；加工工艺

0 前言

在“双碳”目标政策引领下，新能源产业发展迎来了前所未有的契机，锂电池产品市场空间进一步扩大，由此锂电池隔膜的需求量持续增加，具有高性能、高端化特质的超高分子量锂电池隔膜料，这种生产锂电池隔膜的新材料、新产品的关键原料广受欢迎。面对这个较高附加值的新型市场，打破隔膜专用树脂及其制备技术长期被国外企业垄断的局面，国内企业对该材料的生产工艺投入了大量的研发和实践精力。终于在最近几年有了重大的突破性进展，在低压装置生产超高分子量锂电池隔膜料方面，几家重点石化企业结合我国高性能合成橡胶材料的战略目标，实现超高分子量锂电池隔膜专用料的稳定生产与量级生产，加速创造新的效益增长点，在完成节能发展任务的同时，对于改善环境也做出了重要贡献。

1 低压装置超高分子量锂电池隔膜料简介

锂电池隔膜是锂电池较为关键的内层组件应用材料，在目前仍属于生产技术难度较高的一种隔膜材料。隔膜的多孔网络界面结构及内阻等特性，对于电池容量、循环和安全等会产生直接影响，成为锂电池生产不可或缺的部分。锂电池隔膜按照其结构特征，主要有以下三种：聚烯烃隔膜、无机复合隔膜和无纺布隔膜。生产锂电池隔膜应用最广的就是聚烯烃隔膜，聚烯烃隔膜又分为聚乙烯隔膜和聚丙烯隔膜。通常情况下，用作生产锂电池隔膜的材料应该具备以下五个特点：第一，材料的电子绝缘性能好，可以有效的阻隔电流的正极和负极；第二，材料表面要有一定孔隙率，孔径分布均匀，并且锂离子的传导率要非常好；第三，要求机械性能好，优良的机械拉伸和穿透强度，同时具有良好的热稳定性，以及较低的热收缩率，可以有效避免发生正负电极接触性短路的问题；第四，由于电解液是腐蚀性较强的有机化合物溶剂，因此应用的隔膜材料必须能够耐电解液抗腐蚀，并且电解液渗透性能要强，吸湿能力足，具备良好的化学和电化学的稳定性；第五，要具备高安全性，有较高的自动关断保护能力，其低闭孔温度和高破膜温度可以保证应用安全。

2 关于低压装置超高分子量锂电池隔膜料生产

为了推进锂电池隔膜的国产化，国内一些石化企业专攻高分子隔膜材料生产，研发生产的超高分子量聚乙烯催化剂、锂电池隔膜专用树脂及锂电池隔膜成型的多项工艺技术，逐步成功取代国外进口原材料。生产隔膜使用的高端专用树脂材料，需要对超高分子量聚乙烯的生产技术进行深入的研究，改进和优化一系列的生产工艺，精准掌握和应用催化剂技术、聚合生产工艺、共聚和氢调分子量技术、产业化技术、综合评价表征等相关技术。综合具备异型材、熔融挤出、纤维生产、过滤、阻燃抗静电、锂电池隔膜等生产能力。应用低压装置生产超高分子量锂电池隔膜料这类高附加值的产品，对产品的要求很高，生产加工难度很大，所有的产品生产材料和各项检测指标都要非常精准，但是出于对技术的保护，这方面的实践技术经验很难获取。对产品生产原材料的配比调整，工艺流程都需要企业通过对比、分析和测试，不断总结产品开发经验。锂电池隔膜具体生产工艺主要分为干法（熔融拉伸法）和湿法（热致相分离法），干法工艺主要是将聚烯烃树脂熔融，挤出制成结晶性聚合物薄膜，结晶化后获得高结晶度结构，然后在高温下进行拉伸，将结晶结构剥离，形成多孔薄膜。该方法设备成熟、流程相对简单、生产无污染。湿法工艺主要是将液态烃或一些高沸点小分子物质与聚烯烃树脂混合后熔融，经过挤出、流延、双向拉伸、萃取等工艺制备出相互贯通的微孔膜。低压装置采用湿法工艺生产锂电池隔膜，所用原料主要是超高分子量聚乙烯专用树脂料，所以对于超高分子量聚乙烯原材料的要求也更加严格，制备出的锂电池隔膜，具有空隙率均匀性好，及其优良的力学性能、透气性能和理化性能，实现，降低能耗，提高质量的生产目标。

3 低压装置超高分子量锂电池隔膜料生产期间注意事项

为了生产高端又有特色的锂电池隔膜材料，制备出市场需求量大有发展前景的产品，在进行生产前要做好充分的市场调研。经过研发和科技创新，采用低压装置生产锂电池隔膜专用料，开发出一系列牌号的锂电池隔膜专用料。为此，企业上下协同，做好关于生产的各项统筹安排，进行技术方案论证，备齐生产所需各种原材料，对于新型催化剂应用的理论和实践注意事项都要进行事前培训。使用低压装置进行生产，在生产超高分子量专用隔膜料期间，因其熔体流动速率等各项指标，经常超出常规生产聚乙烯时各项指标的测定范围，为此，应加强生产过程中温度、压力、色谱等反应参数和各项重要指标的监控力度，依据情况认真仔细的调配催化剂浓度、氢气量等各项指数。通过适时改善反应状态，有效调节塔内蒸汽和采出量，解决低压装置运行期间聚合釜压力高的问题，监测塔底浓度避免塔底物料浓度过高，在生产期间，每个岗位工作人员要认真巡检，保证产品生产质量，保证低聚物装置和系统的安全平稳生产。

4 结束语

目前，大庆石化利用低压装置生产超高分子量锂电池隔膜料取得了较大的进展，产品应用范围与适用场景广泛，已经基本实现工业化生产，处于行业领先水平。未来，在全球化竞争的时代背景下，锂电池隔膜料生产企业应把握全球锂电池的发展趋势，继续向高安全性、高功率、高能量密度、使用寿命长等更长远的技术方向发展，力争在高质量发展进程中迈出新步伐，寻找锂电池隔膜差异化生产战略，加速推进产能布局与产能释放，逐步站稳并扩大了市场产品份额，成为稳固新能源产业的动力，引领锂电池行业技术进步，为推动新能源产业发展做出重要的贡献，向更加高效的国际市场目标进取。

参考文献：

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