目前市場(chǎng)化的鋰離子電池隔膜主要聚乙烯、聚丙烯為主的聚烯烴隔膜,包括單層PE,單層PP,三層PP/PE/PP復(fù)合膜?,F(xiàn)有的聚烯烴隔膜生產(chǎn)工藝可按照干法和濕法分為兩大類,同時(shí)干法又可細(xì)分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。
干法單向拉伸工藝是通過(guò)生產(chǎn)硬彈性纖維的方法,制備出低結(jié)晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,在高溫退火獲得高結(jié)晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低溫下進(jìn)行拉伸形成銀紋等微缺陷,然后高溫下使缺陷拉開(kāi),形成微孔。這種方法最早見(jiàn)于美國(guó)Celanse公司1970年專利,用于生產(chǎn)單層的聚丙烯多孔膜。該工藝經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展在美國(guó)、日本已經(jīng)非常成熟,現(xiàn)在美國(guó)Celgard公司、日本UBE公司采用此種工藝生產(chǎn)單層PP、PE以及三層PP/PE/PP復(fù)合膜。用這種方法生產(chǎn)的隔膜具有扁長(zhǎng)的微孔結(jié)構(gòu),由于只進(jìn)行單向拉伸,隔膜的橫向強(qiáng)度比較差,但正是由于沒(méi)有進(jìn)行橫向拉伸,橫向幾乎沒(méi)有熱收縮。由于受國(guó)外專利保護(hù)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的制約,國(guó)內(nèi)采用單向拉伸方法制備隔膜的工業(yè)化進(jìn)展很慢。國(guó)內(nèi) 2004年已經(jīng)開(kāi)始有這方面工藝的專利,和國(guó)外專利的不同之處在于,在聚丙烯中加入具有結(jié)晶促進(jìn)作用的成核劑以及油類添加劑劑,加速了退火過(guò)程中的結(jié)晶速率。該技術(shù)現(xiàn)用于杭州一條生產(chǎn)線,采用單向拉伸的方法進(jìn)行PP單層隔膜的生產(chǎn),已經(jīng)有此種類型的國(guó)產(chǎn)隔膜在市場(chǎng)上銷售。
干法雙向拉伸工藝是中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所在20世紀(jì)90年代初開(kāi)發(fā)出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝。通過(guò)在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改進(jìn)劑,利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異,在拉伸過(guò)程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成微孔,用于生產(chǎn)單層PP膜。從2005年開(kāi)始,中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所與新時(shí)科技公司合作重新開(kāi)展干法雙向拉伸工藝的中試研究。根據(jù)中試工作取得的經(jīng)驗(yàn),于 2007年11月成功建成并投產(chǎn)了一條年產(chǎn)聚丙烯微孔膜600萬(wàn)m2的生產(chǎn)線。用此工藝生產(chǎn)的聚丙烯微孔膜具有不同于以上工藝制得隔膜的微孔結(jié)構(gòu)。通過(guò)國(guó)內(nèi)30多家電池廠在鋰離子電池上進(jìn)行評(píng)價(jià),產(chǎn)品基本性能已經(jīng)完全滿足鋰離子電池隔膜的質(zhì)量指標(biāo)要求,市場(chǎng)反應(yīng)積極,2008年2月份開(kāi)始已經(jīng)有產(chǎn)品在市場(chǎng)上銷售。該公司大部分產(chǎn)品滿足國(guó)內(nèi)低、中端市場(chǎng)需求,少部分產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足高端市場(chǎng)的質(zhì)量要求。由于該公司采用的工藝及配方是通過(guò)非正常手段從中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所獲取,有可能面臨知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的困擾,現(xiàn)在中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所正采取措施,尋求法律解決。