锂电池隔膜工艺与测试.pdf

1 锂电池隔膜原料锂电池隔膜原料 开发开发进展进展 扬子石化研究院扬子石化研究院 徐振明徐振明 2 主要内容主要内容 聚烯烃隔膜成型方法及原料聚烯烃隔膜成型方法及原料 扬子石化研究院隔膜原料 扬子石化介绍 3 聚烯烃隔膜成型方法聚烯烃隔膜成型方法 隔膜成型隔膜成型 方法方法 湿法湿法 热致相分离 干法干法 熔融拉伸 单向拉伸单向拉伸 硬弹性体拉伸 双向拉伸双向拉伸 晶型转变 4 聚烯烃隔膜原料存在的问题聚烯烃隔膜原料存在的问题 国内外均没有 聚烯烃隔膜专 用料 国内外 石化公司也未 提供相应专用 料 缺乏隔膜专用料缺乏隔膜专用料 独立的高分独立的高分 子实验室子实验室 制造商 结构 组成 加工方法 出货量 万 m2 Asahi Kasei 单层 PE 湿法 10350 Celgard 单层 PP PE 干法 10206 多层 PP PE PP 干法 单层 PE 湿法 Toray Tonen 单层 PE 湿法 9250 Ube Industries 多层 PP PE PP 干法 4500 Entek 单层 PE 湿法 2700 SK 单层 PE 湿法 5600 Sumitomo Chemical 单层 PE 湿法 600 佛山金辉 单层 PP PE 干法 湿法 1200 深圳星源 单层 多层 PP PE 干法 1000 新乡格瑞恩 单层 PP 干法 700 5 聚烯烃隔膜原料存在的问题聚烯烃隔膜原料存在的问题 原料使用杂乱原料使用杂乱 1 使用其他用途专用料来替代 如电容膜专 用料或BOPP专用料等 2 厂家原料使用习惯不同 熔融指数要求不 同 MFR在2 5 6 0之间都有在使用 3 行业对原料要求没有统一的标准 指标控 制范围宽泛 使用同一牌号也难控制产品 指标在较窄的范围内 6 不同批次原料性能 波动 即使进口PP 也存在结晶性能上 的轻微波动 原料性能不稳原料性能不稳 聚烯烃隔膜原料存在的问题聚烯烃隔膜原料存在的问题 7 隔膜成膜率低隔膜成膜率低 聚烯烃隔膜加工中存在的问题聚烯烃隔膜加工中存在的问题 8 聚烯烃隔膜加工中存在的问题聚烯烃隔膜加工中存在的问题 薄膜缺陷多薄膜缺陷多 1 孔径分布不均匀 存在大孔 2 局部杂质 缺陷 3 薄膜厚度不均 波动大 4 薄膜存在褶皱 5 成孔过程中存在破裂 强度不够 主要内容主要内容 9 聚烯烃隔膜成型方法及原料 扬子石化研究院隔膜原料扬子石化研究院隔膜原料 扬子石化介绍 10 干法单向拉伸 聚丙烯干法单向拉伸 聚丙烯 高等规指数高等规指数 保证良好结晶和成孔的基础 适当的分子量和分子量分布适当的分子量和分子量分布 保证隔膜成型加工性能和力学性能的材料基础 低凝胶和杂质含量低凝胶和杂质含量 保证隔膜品质的前提 11 干法单向拉伸 聚丙烯干法单向拉伸 聚丙烯 GPC TGA 分子量不低于40万 中等分 子量分布 只有一个主降解 过程 原料成分单一 残渣 含量低 无机成分添加量低 2468 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 dwt dlogM logMw 隔膜 1 隔膜 2 12 干法单向拉伸 聚丙烯干法单向拉伸 聚丙烯 扬子单向拉伸扬子单向拉伸PP树脂 树脂 PPH F02 H 参数参数 单位单位 PPH F02 H MFI 230 2 16kg g 10min 1 8 2 0 等规指数等规指数 97 0 灰分灰分 0 01 拉伸屈服应力拉伸屈服应力 MPa 32 2 拉伸断裂应力拉伸断裂应力 MPa 28 0 13 干法单向拉伸 聚丙烯干法单向拉伸 聚丙烯 DSC测试测试 样品样品 Tm Xc PPH F02 H 163 23 76 12 SP 1 164 08 70 87 SP 2 163 36 73 89 高于高于 162 其中 SP 1 SP 2为进口隔膜原料 14 干法单向拉伸 聚丙烯干法单向拉伸 聚丙烯 GPC测试测试 样品样品 Mn 103 Mw 104 PDI PPH F02 H 7 18 44 4 6 19 SP 1 6 10 44 2 7 25 SP 2 5 56 43 5 7 82 PDI 6 0 9 0可可 调调 34567 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 dwt dlogM logM PPH F02 H PP 1 PP 2 PP 3 SP 1 SP 2 15 干法单向拉伸 聚丙烯干法单向拉伸 聚丙烯 NMR测试测试 牌号牌号 单位单位 PPH F02 H SP 1 SP 2 mm 97 1 97 2 97 0 mr 1 6 1 6 1 7 rr 1 3 1 2 1 3 mmmm 93 6 93 7 93 6 16 干法单向拉伸 聚丙烯干法单向拉伸 聚丙烯 扬子干法单向拉伸聚丙烯原料扬子干法单向拉伸聚丙烯原料 以粒料形式提供 可帮助加入客户的助剂体系 熔体流动速率 分子量及其分布可根据客户要求进 行调整 高等规度聚丙烯 单峰分子量分布 可帮助客户定制试用可帮助客户定制试用 17 干法双向拉伸 聚丙烯干法双向拉伸 聚丙烯 高等规指数高等规指数 保证良好结晶和成孔的基础 适当的分子量和分子量分布适当的分子量和分子量分布 保证隔膜成型加工性能和力学性能的材料基础 低凝胶和杂质含量低凝胶和杂质含量 保证隔膜品质的前提 18 干法双向拉伸 聚丙烯干法双向拉伸 聚丙烯 扬子双向拉伸扬子双向拉伸PP专用树脂 基础原料性能 专用树脂 基础原料性能 测试项目测试项目 单位单位 测试值测试值 备注备注 MFI g 10min 4 6 5 0 可调可调 氧化诱导期氧化诱导期 min 10 可调可调 等规指数等规指数 97 6 拉伸屈服应力拉伸屈服应力 MPa 32 9 拉伸强度拉伸强度 MPa 32 9 弯曲模量弯曲模量 MPa 1441 19 干法双向拉伸 聚丙烯干法双向拉伸 聚丙烯 扬子双向拉伸扬子双向拉伸PP专用树脂专用树脂 DSC 性能性能 单位单位 基础料基础料 配方料配方料 Tm 164 05 169 55 Tm 152 92 Hm J g 147 28 14 71 Hm J g 140 51 X 83 39 KDSC 90 47 20 干法双向拉伸 聚丙烯干法双向拉伸 聚丙烯 扬子双向拉伸扬子双向拉伸PP专用树脂 生产控制 专用树脂 生产控制 时间时间 MFI2 16kg g 10min 时间时间 MFI2 16kg g 10min 时间时间 MFI2 16kg g 10min 12 00 4 9 20 00 5 1 4 00 4 9 13 00 5 0 21 00 5 1 5 00 5 0 14 00 5 1 22 00 5 0 6 00 4 9 15 00 5 0 23 00 5 0 7 00 5 1 16 00 5 1 00 00 5 0 8 00 5 1 17 00 5 1 1 00 5 1 9 00 5 1 18 00 5 0 2 00 5 0 10 00 5 0 19 00 5 0 3 00 5 1 11 00 5 1 21 干法双向拉伸 聚丙烯干法双向拉伸 聚丙烯 某厂家使用扬子原料的隔膜某厂家使用扬子原料的隔膜成型成型试验试验 与 与对照料相比 对照料相比 熔体线温度降低7 熔体压力可降低6bar 成膜性较好 薄膜缺陷减少 薄膜厚度波动减小 没有明显的细波浪纹等缺陷 力学性能较好 断裂伸长率MD在50 以上 TD在 200 以上 穿刺强度3 27 3 55N 干法双向拉伸 聚丙烯干法双向拉伸 聚丙烯 22 某厂家使用扬子原料的成型隔膜的典型性能某厂家使用扬子原料的成型隔膜的典型性能 批号 透气率 s 100ml 厚度 m 拉伸强度 MPa 断裂伸长率 收缩率 孔隙率 MD TD MD TD MD TD 25020317 236 25 2 128 19 30 58 48 4 188 1 1 5 2 3 46 2 25020318 220 25 2 153 81 31 59 63 3 217 7 1 5 2 5 45 4 25020319 288 25 2 137 36 30 34 55 4 238 9 1 5 2 0 42 3 25020320 312 25 2 149 58 31 92 64 6 266 6 1 3 2 1 42 7 25020321 294 25 2 141 63 33 39 59 8 270 5 1 4 1 5 41 5 25020297 281 25 2 141 15 31 08 62 9 235 4 1 0 1 3 41 0 干法双向拉伸 聚丙烯干法双向拉伸 聚丙烯 23 某厂家使用扬子原料的成型隔膜的某厂家使用扬子原料的成型隔膜的SEM照片照片 24 干法双向拉伸 聚丙烯干法双向拉伸 聚丙烯 扬子干法双向拉伸聚丙烯原料扬子干法双向拉伸聚丙烯原料 以粒料形式提供 可帮助加入客户的助剂体系 熔体流动速率 分子量及其分布可根据客户要求进 行调整 高等规度聚丙烯 单峰分子量分布 可帮助客户定制试用可帮助客户定制试用 主要内容主要内容 25 聚烯烃隔膜成型方法及原料 扬子石化研究院隔膜原料 扬子石化介绍扬子石化介绍 26 博士后工作站博士后工作站 中国石化塑料技术中中国石化塑料技术中 心心PTC 扬子分部 扬子分部 北化