Über Power Cell Membranmaterialien

Aufgrund der zunehmend wichtigen internationalen Themen wie Energiekrise und Umweltverschmutzung sind neue Energiefahrzeuge in verschiedenen Ländern der Welt zu einem aktiven Entwicklungs- und Förderprojekt geworden. Lithium-Ionen-Batterien werden häufig in Fahrzeugen mit neuer Energie als relativ gute Energie- / energiespeicherbatterien verwendet.

Lithium-Ionen-Batterien bestehen hauptsächlich aus positiven Elektrodenmaterialien, negativen Elektrodenmaterialien, Membranen und Elektrolyten. Die Membran ist einer der vier wichtigsten Rohstoffe für Lithium-Ionen-Batterien. Die Membran wirkt als elektronische Isolation und verhindert den direkten Kontakt zwischen positiven und negativen Polen. Lassen Sie den freien Durchgang von Lithiumionen in den Elektrolyten. Gleichzeitig spielt die Membran eine entscheidende Rolle für den sicheren Betrieb der Batterie. Die Vor- und Nachteile der Membranleistung wirken sich direkt auf den Innenwiderstand, die Entladekapazität, die Recyclinglebensdauer und die Batteriesicherheitsleistung der Batterie aus. Die Lithiumbatteriemembran ist die höchste technische Barriere unter den vier Hauptmaterialien. Die Kostenquote ist nach der von positiven Materialien mit etwa 10% bis 14% an zweiter Stelle. Bei einigen High-End-Batterien machen die Kosten für Membranen sogar 20% aus.

Derzeit ist die auf dem Markt befindliche kommerzialisierte Lithiumbatteriemembran hauptsächlich eine mikroporöse Polyolefinmembran, die von Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) dominiert wird. Diese Art von Membran wird aufgrund ihrer geringen Kosten, guten mechanischen Eigenschaften, ausgezeichneten chemischen Stabilität und elektrochemischen Stabilität häufig in Lithiumbatteriemembranen verwendet. Die praktischen Anwendungen umfassen eine einschichtige PP- oder PE-Membran, eine zweischichtige PE / PP-Verbundmembran und eine dreischichtige PP / PE / PP-Verbundmembran.

Die Herstellungsmethode der Lithium-Ionen-Batteriemembran wird hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilt: trocken und nass. Das Trockenverfahren besteht darin, das Polyolefinharz zu schmelzen, zusammenzudrücken und zu einem kristallinen Polymerfilm zu blasen. Nach dem Kristallisieren und Tempern wird eine hochorientierte Mehrschichtstruktur erhalten, und die Kristalloberfläche wird bei einer hohen Temperatur weiter gedehnt, und die Kristalloberfläche wird abgestreift, um eine poröse Struktur zu bilden. Die Apertur des Films kann vergrößert werden. Das Nassverfahren, auch als Phasentrennung oder thermische Phasentrennung bekannt, mischt flüssige Kohlenwasserstoffe oder niedermolekulare Substanzen mit Polyolefinharzen, erwärmt und schmilzt, um eine gleichmäßige Mischung zu bilden, und kühlt dann ab, um die Phasen zu trennen, um das Diaphragma zu unterdrücken. Erwärmung auf nahe der Schmelzpunkttemperatur, Zweiwege-Dehnung führt zur Orientierung der Molekülkette und hält schließlich die Wärme für einen bestimmten Zeitraum. Das Lösungsmittel des Rückstands wird mit flüchtigen Substanzen abgewaschen, um eine mikroporöse Membran herzustellen, die durcheinander läuft.

Der Trockenprozess ist relativ einfach, aber die Öffnung und Porosität sind schwer zu kontrollieren und das Produkt ist schwer zu verdünnen; Die Öffnung des Nassprozessfilms ist klein und gleichmäßig, der Dünnfilm, aber die Investition ist groß und der Prozess ist komplex. Die Lithium-Ionen-power-batterien, die für Fahrzeuge mit neuer Energie benötigt werden, erfordern häufig Batterien mit größerer Kapazität, höherer Spannung, längerer Zyklusleistung, höherer Sicherheitsleistung, langzeitstabiler Leistung mit gleichmäßiger Leistung und der Bereitstellung einer sofortigen Beschleunigung der Leistung bei großer Entladung für Autos. Daher muss die Membran eine hohe Porosität, eine gute Infiltration, eine hohe Festigkeit, eine gute thermische Dimensionsstabilität, eine geeignete thermische Verschlusstemperatur und eine hohe thermische Schmelztemperatur aufweisen. Aufgrund seiner hohen Porosität, hohen Festigkeit und niedrigen geschlossenen Temperatur hat sich die Nassmembran allmählich zum Hauptstrom in Kraftzellen entwickelt.

Derzeit werden inländische Membranen hauptsächlich im mittleren und unteren Marktsegment eingesetzt. Der inländische Markt für High-End-Lithiumbatterie-Separatoren wird hauptsächlich von importierten Herstellern wie Asahi Kasei aus Japan, Toho Chemical aus Japan, UBE aus Japan, W-Scope aus Korea und Celgard aus den USA besetzt.

Die Kluft zwischen inländischen Membranprodukten und dem Ausland ist auf einen großen Teil der Rohstoffe zurückzuführen. Ausländische bekannte Membranhersteller haben ihre eigenen Spezialmaterialien, entweder zur Herstellung von Rohstoffen oder zur gemeinsamen Entwicklung von Membran-Spezialmaterialien mit Rohstoffherstellern. Polyolefinmembran erfordert hauptsächlich mechanische Eigenschaften, Löslichkeit, Dispersion, Sauberkeit usw. von Rohstoffen. Das zur Membranherstellung verwendete Substrat gehört zum Polyolefin-Spezialmaterial mit relativ hohem Molekulargewicht. Derzeit nehmen importierte Materialien noch einen großen Anteil ein, der inländische Materialverbrauch ist gering.

Celicanes Ticona hat Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht für die Herstellung von Lithiummembranen mit hoher Zugfestigkeit, chemischer Inertheit und geringem Schmelzfluss eingeführt. Die Produktspezifikation hat ein Molekulargewicht von 50 bis 100 Millionen und kann nach Kundenwunsch angepasst werden.

ExxonMobil Chemical Co., Ltd. ist ein spezielles Membranmaterial für die Ostverbrennungschemie. Mit der Technologie der Ostverbrennungschemie selbst kann die resultierende Membran die Sicherheit und Zuverlässigkeit von lithiumbatterien effektiv verbessern. Lyondellbasell, der internationale Chemieriese, wurde ebenfalls erfolgreich in China eingeführt, darunter GX5028 für HDPE im Nassverfahren und E4462 für PP im Trockenverfahren.

Chinas petrochemische Unternehmen haben auch in der Forschung, Entwicklung und Herstellung von Polyolefin-Spezialmaterialien viele Erfolge erzielt. Im August 2010 erreichte das PPH-F02-H, ein spezielles Polypropylenmaterial, das von der Yangzi Petrochemical Company unabhängig entwickelt wurde, erfolgreich die industrielle Produktion. Im April 2011 hat die China Petroleum Lanzhou Petrochemical Company auch die Produktion von L402, einem Spezialmaterial für Lithiumbatteriemembranen, erfolgreich abgeschlossen. Im Juli 2012 führte die Luoyang Petrochemical Polypropylene Company eine Testproduktion des neu entwickelten lithium-batteriemembran-Spezialmaterials F301L durch, und die wichtigsten technischen Leistungsindikatoren des Produkts erreichten die Nachfrage der Benutzer. Im September 2012 verbesserte Huajin im Norden das Lithiummembranmaterial der Marke Polypropylen F401 und bestand den Produktions- und Anwendungsleistungstest der Lithiummembran.

Noch auffälliger ist, dass Yangzi Petrochemical am 27. Mai 2017 den neuen YEV-4500, ein spezielles Polyethylenprodukt mit Polymergewicht für Lithium-Ionen-Batteriemembranen, erfolgreich getestet und hergestellt hat und vor kurzem offiziell mit der Vermarktung begonnen hat. Dieses neue Produkt füllt die heimische Lücke. Es ist ein weiterer Durchbruch von Yangzi Petrochemical auf dem Gebiet der High-End-Polyolefine, der das Monopol importierter Produkte bricht.

Aufgrund seiner hervorragenden Leistung kann UHMWPE die Membran-Hochtemperatur-Schmelzintegrität (HTMI) verbessern und die Membranbruch-Temperatur signifikant erhöhen. HTMI ist wichtig für die Verbesserung der Sicherheit von Plug-in-Hybridfahrzeugen. Gleichzeitig verleiht es der Membran eine höhere Durchstoßfestigkeit, höhere Porosität und mechanische Festigkeit. Es ist ein idealer Rohstoff für die Herstellung von High-End-Lithiumbatteriemembranen.

Kurz gesagt, die Revolution war noch nicht erfolgreich. Genossen müssen noch hart arbeiten. Wir glauben, dass mit den konzertierten Bemühungen der inländischen vor- und nachgelagerten Unternehmen die aktuelle Situation in dieser Branche bald gebrochen wird.

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