在新能源汽車與儲能產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，鋰電池作為核心動力與儲能單元，其性能優(yōu)劣備受關(guān)注。鋰電池隔膜，作為電池內(nèi)部關(guān)鍵組件，承擔(dān)著隔離正負極、保障離子傳輸?shù)闹厝危瑢﹄姵氐陌踩浴⒊浞烹娦阅芎脱h(huán)壽命影響深遠。濕法拉伸工藝和干法拉伸工藝作為制備高性能鋰電池隔膜的主流方法之一，在行業(yè)內(nèi)占據(jù)重要地位，其獨特的生產(chǎn)原理與流程不斷演進革新，為隔膜產(chǎn)品性能提升注入新動力。
鋰電池隔膜濕法拉伸工藝
濕法拉伸工藝，又稱相分離法或熱致相分離法（TIPS）。其原理基于聚合物在特定溫度下，與稀釋劑形成均相溶液，當(dāng)溫度降低時，體系發(fā)生液 - 液分相，形成富含聚合物的固相和富含稀釋劑的液相。以常見的聚丙烯（PP）隔膜制備為例，將 PP 與高沸點烴類稀釋劑（如石蠟油）在高溫下混合，制成均相溶液。隨著溫度下降，PP 從溶液中析出，形成相互連通的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，而稀釋劑則填充于其中。后續(xù)通過拉伸工藝，使 PP 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)沿拉伸方向取向排列，再經(jīng)萃取去除稀釋劑，最終形成具有微孔結(jié)構(gòu)的隔膜。這種微孔結(jié)構(gòu)的孔徑、孔隙率及孔的分布均勻性，對隔膜的離子導(dǎo)通性與電池安全性至關(guān)重要。
濕法拉伸工藝精細流程
原料準(zhǔn)備與混合：精選高純度的聚合物原料，如優(yōu)質(zhì) PP 樹脂，與經(jīng)過嚴(yán)格篩選、精制的稀釋劑按精確比例混合。混合過程需在高精度攪拌設(shè)備中進行，確保原料均勻分散，形成穩(wěn)定的均相溶液。例如，在規(guī)模化生產(chǎn)中，通過采用雙螺桿擠出機進行連續(xù)化混合，可有效提高混合效率與質(zhì)量穩(wěn)定性。
鑄片成型：混合均勻的溶液經(jīng)擠出機擠出，通過狹縫模頭形成薄片狀鑄片。模頭的設(shè)計與工藝參數(shù)（如溫度、壓力、擠出速度）精確控制鑄片的厚度與平整度。溫度控制精度需達到 ±1℃，以確保溶液粘度穩(wěn)定，保障鑄片厚度偏差控制在極小范圍內(nèi)，為后續(xù)拉伸工藝奠定良好基礎(chǔ)。
冷卻分相：鑄片進入冷卻裝置，快速降溫促使溶液發(fā)生相分離。冷卻速率、冷卻介質(zhì)溫度及冷卻時間等因素，共同決定相分離結(jié)構(gòu)的形成。例如，采用高效冷卻輥筒，精確控制冷卻速率在每秒 10 - 20℃，可獲得理想的 PP 網(wǎng)絡(luò)與稀釋劑分布形態(tài)，為拉伸后微孔結(jié)構(gòu)的均勻性提供保障。
拉伸定向：冷卻分相后的鑄片進行雙向拉伸。先在縱向（MD）通過輥筒速度差實現(xiàn)拉伸，使 PP 分子鏈沿縱向初步取向；再經(jīng)橫向（TD）拉伸設(shè)備，在高溫環(huán)境下對鑄片進行橫向拉伸，進一步完善分子鏈取向，同時使 PP 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被拉伸成細長微孔通道。拉伸倍率、拉伸溫度及拉伸速率是關(guān)鍵參數(shù)，如縱向拉伸倍率通常在 3 - 5 倍，橫向拉伸倍率可達 6 - 10 倍，精確調(diào)控這些參數(shù)，可實現(xiàn)對隔膜孔徑、孔隙率及力學(xué)性能的精準(zhǔn)控制。
萃取與干燥：拉伸后的隔膜進入萃取裝置，采用合適的萃取劑（如正己烷）將稀釋劑從隔膜中萃取出來。萃取過程需保證稀釋劑殘留量極低，以避免影響隔膜性能。萃取后的隔膜經(jīng)多段熱風(fēng)干燥，去除殘留萃取劑與水分，確保隔膜含水量控制在極低水平（如小于 0.1%），滿足鋰電池生產(chǎn)對隔膜高純度、低含水量的嚴(yán)苛要求。
后處理與收卷：干燥后的隔膜進行表面處理，如涂覆陶瓷顆粒或功能性聚合物涂層，提升隔膜的熱穩(wěn)定性、潤濕性與抗穿刺性能。后處理工藝完成后，隔膜經(jīng)收卷裝置整齊收卷，包裝入庫，等待進入鋰電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
濕法拉伸工藝創(chuàng)新突破
提升微孔結(jié)構(gòu)均勻性：科研人員通過改進冷卻分相設(shè)備與工藝，引入新型溫度場控制技術(shù)，如多區(qū)域精準(zhǔn)溫控系統(tǒng)，實現(xiàn)對鑄片冷卻過程的精細化調(diào)控，使相分離結(jié)構(gòu)更加均勻，大幅提升拉伸后隔膜微孔的尺寸一致性與分布均勻性，從而優(yōu)化電池內(nèi)部離子傳輸?shù)姆€(wěn)定性，提升電池整體性能一致性。
拓展隔膜材料體系：在傳統(tǒng) PP 材料基礎(chǔ)上，研發(fā)新型聚合物合金體系用于濕法拉伸隔膜制備。例如，將 PP 與具有特殊性能的聚合物（如聚烯烴彈性體 POE）共混，通過優(yōu)化共混比例與加工工藝，制備出兼具高韌性、高孔隙率與良好熱穩(wěn)定性的隔膜產(chǎn)品，滿足不同應(yīng)用場景對鋰電池隔膜性能的多樣化需求。
綠色化生產(chǎn)工藝改進：為降低生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響，開發(fā)環(huán)保型稀釋劑與萃取劑替代傳統(tǒng)高污染、高能耗物質(zhì)。同時，優(yōu)化工藝過程中的能量回收利用系統(tǒng)，如在拉伸過程中利用余熱對鑄片進行預(yù)熱，顯著降低能耗，推動濕法拉伸工藝向綠色、可持續(xù)方向發(fā)展。
濕法拉伸工藝憑借其獨特優(yōu)勢，在鋰電池隔膜生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。隨著技術(shù)創(chuàng)新不斷推進，其在提升隔膜性能、拓展材料應(yīng)用及實現(xiàn)綠色生產(chǎn)等方面將持續(xù)突破，為鋰電池產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供堅實支撐，助力新能源產(chǎn)業(yè)邁向新高度。
鋰電池隔膜干法拉伸工藝
干法即拉伸致孔法，又叫熔融拉伸（MSCS）。干法的生產(chǎn)工藝是將聚烯烴樹脂熔融、擠壓、吹制成結(jié)晶性高分子隔膜，經(jīng)過結(jié)晶化熱處理、退火后得到高度取向的多層結(jié)構(gòu)，在高溫下進一步拉伸，將結(jié)晶界面進行剝離，形成多孔結(jié)構(gòu)，可以增加隔膜的孔徑。多孔結(jié)構(gòu)與聚合物的結(jié)晶性、取向性有關(guān)。干法的關(guān)鍵技術(shù)在于聚合物熔融擠出時要在聚合物的粘流態(tài)下拉伸300倍左右以形成硬彈性體材料。多層PP，PE復(fù)合膜的工藝流程一般分兩步：①將PE、PP分別熔融擠出，拉伸300倍左右形成12μm的膜；②將PE、PP膜進行熱復(fù)合、熱處理、縱向拉伸、熱定型。
熔融擠出/拉伸/熱定型法（單軸拉伸法）
熔融擠出/拉伸/熱定型法的制備原理是聚合物熔體在高應(yīng)力場下結(jié)晶，形成具有垂直于擠出方向而又平行排列的片晶結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過熱處理得到彈性材料。具有彈性的聚合物膜拉伸后片晶之間分離，并出現(xiàn)大量微纖，因此而形成大量微孔結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過熱定型形成微孔膜。熔融擠出/拉伸/熱定型法的工藝較簡單且無污染，是鋰離子電池隔膜制備的常用方法，但是該法存在孔徑和孔隙較難控制等缺陷。
添加成核劑共擠出/拉伸/熱固定法（雙軸拉伸法）
添加成核劑共擠出制成含固體添加物的膜，固體添加物以亞微米級粒徑均勻分布在聚合物相中，由于拉伸時應(yīng)力集中出現(xiàn)相分離而形成微孔膜。
聚丙烯微孔膜的制法通過雙軸拉伸含大量β晶型的聚烯烴膜，然后熱固定得到，其孔徑為0.02~0.08μm，孔隙率為30%~40%，膜在所有方向的強度一致，約60~70MPa。由于β晶型的聚丙烯形態(tài)是由捆束狀生長的片晶組成，球晶的致密度較低，因此晶片束之間的非晶區(qū)很容易被拉開而形成微銀紋或微孔。添加成核劑后，由于結(jié)晶結(jié)構(gòu)變得松散，拉伸時很容易成孔且無污染。
雙軸拉伸干法工藝制備的PP膜，由于是MD與TD方向都有拉伸，其TD方向的強度比單向拉伸的干法工藝要大6倍左右，故其TD方向不會容易撕裂。孔結(jié)構(gòu)與濕法類似，屬于樹枝狀的非直孔。由于其需要加固體成核劑，成核劑在PP熔體中的分散程度直接影響成孔的均勻性，但是固體在熔體中的分散程度是較難控制的，所以成孔的均勻性是雙軸干法拉伸最大的缺點。
干法隔膜產(chǎn)品價格強勁增長
在兩會聚焦光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大背景下，光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的動態(tài)都備受矚目。近期，電池材料行業(yè)出現(xiàn)了一個引人注目的現(xiàn)象 —— 干法隔膜產(chǎn)品價格今年普遍上漲超過 20%，這一價格波動背后，預(yù)示著電池材料行業(yè)或迎來結(jié)構(gòu)性機會。
干法隔膜作為鋰電池隔膜的重要類型，在鋰電池生產(chǎn)中起著關(guān)鍵作用。其價格的大幅上漲，與多方面因素緊密相關(guān)。從供給端來看，近年來，受環(huán)保政策趨嚴(yán)、原材料價格波動以及部分企業(yè)產(chǎn)能調(diào)整等影響，干法隔膜的有效產(chǎn)能擴張受限。部分小型隔膜生產(chǎn)企業(yè)由于環(huán)保設(shè)施不達標(biāo)、成本壓力過大等問題，不得不減產(chǎn)甚至停產(chǎn)，導(dǎo)致市場上干法隔膜的供應(yīng)量有所減少。
需求端的強勁增長則是推動價格上漲的核心動力。隨著新能源汽車市場的持續(xù)火爆，以及儲能產(chǎn)業(yè)的快速崛起，鋰電池的市場需求呈爆發(fā)式增長。而干法隔膜憑借其良好的機械性能、較高的孔隙率以及相對較低的成本，在中低端鋰電池市場，尤其是磷酸鐵鋰電池領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。以新能源汽車為例，今年前兩個月，國內(nèi)新能源汽車銷量同比大幅增長，這直接帶動了對磷酸鐵鋰電池的需求，進而拉動了干法隔膜的市場需求。在儲能方面，隨著國家對清潔能源儲能項目的大力支持，眾多儲能電站建設(shè)項目紛紛落地，對配備干法隔膜的鋰電池需求也水漲船高。供需失衡的局面使得干法隔膜價格一路攀升。
這種價格上漲現(xiàn)象，為電池材料行業(yè)帶來了結(jié)構(gòu)性機會。對于干法隔膜生產(chǎn)企業(yè)而言，無疑是重大利好。一方面，產(chǎn)品價格上漲直接提升了企業(yè)的盈利能力，利潤空間得以顯著擴大。企業(yè)可以利用這一契機，加大研發(fā)投入，進一步提升產(chǎn)品性能與質(zhì)量，拓展高端市場份額。例如，一些領(lǐng)先的干法隔膜企業(yè)計劃投入資金研發(fā)新一代高安全性、高離子傳導(dǎo)率的隔膜產(chǎn)品，以滿足市場對高性能電池隔膜的需求。另一方面，高利潤也吸引了更多資本進入干法隔膜領(lǐng)域，推動行業(yè)整合與升級。部分有實力的企業(yè)通過并購、合作等方式，整合上下游資源，完善產(chǎn)業(yè)鏈布局，增強企業(yè)的市場競爭力。
從整個電池材料行業(yè)來看，干法隔膜價格上漲也促使企業(yè)重新審視自身的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與市場策略。對于鋰電池生產(chǎn)企業(yè)而言，由于干法隔膜成本占比提升，企業(yè)可能會更加注重優(yōu)化電池設(shè)計，提高隔膜使用效率，或者尋找可替代材料，這將推動電池技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。同時，這也為其他電池材料企業(yè)提供了新的發(fā)展思路，如濕法隔膜、陶瓷涂覆隔膜等產(chǎn)品企業(yè)，可以通過技術(shù)改進與成本控制，擴大市場份額，填補因干法隔膜價格上漲可能導(dǎo)致的部分市場空白。
在兩會大力倡導(dǎo)光伏產(chǎn)業(yè)及新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的政策指引下，電池材料行業(yè)作為新能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵支撐，正處于變革的關(guān)鍵節(jié)點。干法隔膜產(chǎn)品價格的上漲，不僅是市場供需關(guān)系變化的結(jié)果，更是行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級的重要信號。相關(guān)企業(yè)需敏銳把握這一結(jié)構(gòu)性機會，積極調(diào)整戰(zhàn)略布局，加大技術(shù)創(chuàng)新與市場拓展力度，方能在激烈的市場競爭中搶占先機，推動電池材料行業(yè)邁向新的發(fā)展階段，為我國新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供堅實保障 。
