Introduction au séparateur de batterie au lithium

1. Introduction de base du séparateur de batterie au lithium

La batterie au lithium est composée de quatre parties principales : électrode positive, électrode négative, séparateur et électrolyte.Le séparateur est un film mince avec une structure microporeuse, qui est un composant clé de la batterie au lithium, et le composant clé de la couche interne avec les barrières les plus techniques dans la chaîne industrielle des batteries au lithium, le coût représente environ 10 % à 20 % .Lors de la réaction d'électrolyse, le séparateur de batterie au lithium peut être utilisé pour séparer les électrodes positives et négatives afin d'éviter l'apparition de courts-circuits, tout en permettant le libre passage des ions de l'électrolyte.Le séparateur de batterie au lithium est immergé dans l'électrolyte et il existe un grand nombre de micropores à la surface qui permettent le passage des ions lithium.Le matériau, le nombre et l'épaisseur des micropores affecteront la vitesse des ions lithium traversant le séparateur, ce qui à son tour affecte le taux de décharge, la durée de vie et d'autres performances de la batterie.

Le processus de production de séparateurs de batteries au lithium est complexe et les barrières techniques sont élevées.Les batteries au lithium hautes performances nécessitent des séparateurs d'épaisseur uniforme et d'excellentes propriétés mécaniques (y compris la résistance à la traction et à la perforation), la conductivité de l'air et les propriétés physiques et chimiques (y compris la mouillabilité, la stabilité chimique, la stabilité thermique et la sécurité).Que le séparateur soit excellent ou non affecte directement la capacité, la capacité de cycle et les performances de sécurité des batteries au lithium, et le séparateur avec d'excellentes performances joue un rôle important dans l'amélioration des performances globales de la batterie.

2. Marché et application du séparateur de batterie au lithium

Selon le domaine d'application, les séparateurs de batteries au lithium peuvent être divisés en séparateurs de batteries au lithium de puissance, séparateurs de batteries au lithium numériques et autres séparateurs fonctionnels.Dans les domaines des véhicules à énergies nouvelles, des centrales électriques de stockage d'énergie, des produits aérospatiaux, médicaux et électroniques, les séparateurs de batteries au lithium sont les plus largement utilisés.

La polyoléfine est le matériau de séparation de batterie au lithium le plus couramment utilisé sur le marché. Elle peut être classée comme matériau composite en polyéthylène (PE), polypropylène (PP), polyéthylène (PE) et polypropylène (PP).Parmi eux, les produits en polyéthylène sont principalement utilisés dans les batteries au lithium ternaire, et les produits en polypropylène sont principalement utilisés dans les batteries au lithium fer phosphate.Les voies techniques de production de séparateurs de batteries au lithium comprennent le processus d'étirement uniaxial sec, le processus d'étirement biaxial sec et le processus humide.En raison des mauvaises performances du processus d'étirement biaxial à sec, le séparateur ne peut être utilisé que dans des batteries bas de gamme, de sorte que le processus d'étirement uniaxial à sec et le processus humide sont désormais les principaux processus de préparation.Selon les propriétés physiques et chimiques, les séparateurs de batteries au lithium peuvent être divisés en membranes tissées, membranes non tissées (tissus non tissés), membranes microporeuses, membranes composites, membranes roulées, etc.

En 2021, la production de séparateurs à batterie en Chine était de 7,9 milliards de mètres carrés, soit une augmentation annuelle de 112,5 %, dont la production de séparateurs par voie humide sera de 6,1 milliards de mètres carrés, soit 76,7 % par an. -augmentation sur un an de 132% ;la production des séparateurs par voie sèche sera de 1,8 milliards de mètres carrés, soit 23 %, soit une augmentation de 67,7 % d'une année sur l'autre, et avec la croissance rapide du stockage d'énergie à l'avenir, cela entraînera encore un marché supplémentaire pour séparateurs de batterie.

3.Principe du processus de préparation à sec

Principe de la méthode sèche :

Le principe de la méthode sèche consiste à fondre d'abord la matière première du polymère, puis à cristalliser le polymère fondu sous contrainte de traction pendant l'extrusion pour former une structure lamellaire perpendiculaire à la direction d'extrusion et parallèle à la direction d'extrusion, et un traitement thermique pour obtenir un matériau élastique dur.Une fois le film polymère à élasticité dure étiré, les lamelles sont séparées pour former des micropores en forme de fente, puis le film microporeux est obtenu par thermofixage.Ce procédé nécessite un contrôle de haute précision du procédé, notamment la température d'étirage qui est supérieure à la température de transition vitreuse du polymère et inférieure à la température de cristallisation du polymère.À l'heure actuelle, il comprend principalement les processus d'étirement uniaxial à sec et d'étirement biaxial.La principale difficulté du procédé sec réside dans le fait que la précision du contrôle du processus est stricte et que le contrôle de la porosité est difficile à maîtriser.

Principe de la méthode humide

Par rapport à la méthode sèche, la méthode humide nécessite un solvant organique.Le processus de base consiste à dissoudre le polymère dans un solvant à point d'ébullition élevé et à faible volatilité à haute température pour former un liquide homogène, puis à le refroidir, ce qui donne une phase liquide-solide de la solution, puis à utiliser des réactifs volatils pour extraire le solvant à point d'ébullition élevé et obtenir une membrane microporeuse polymère avec une certaine structure et forme après séchage.Dans le processus de fabrication de la membrane microporeuse pour séparateur, un étirement unidirectionnel ou biaxial peut être effectué avant l'extraction par solvant, après extraction, elle peut être façonnée et enroulée pour former un film, ou elle peut être étirée après extraction.La membrane microporeuse en polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé produite par ce procédé présente de bonnes propriétés mécaniques.