不只會做衣服的“萊賽爾” 

萊賽爾基電池隔膜

1  背景知識

01萊賽爾（Lyocell） 

①發(fā)展介紹：

    萊賽爾纖維是以天然植物纖維為原料，兼具天然纖維和合成纖維的多種優(yōu)良性能。于20世紀(jì)90年代中期問世，在過去5年間，國產(chǎn)萊賽爾纖維的產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，相關(guān)的纖維工程化技術(shù)，纖維新工藝、新品種，對纖維結(jié)構(gòu)與性能的新認(rèn)識，以及纖維的下游應(yīng)用新方向都在持續(xù)快速更新拓展。被譽(yù)為近半個世紀(jì)以來人造纖維史上最具價(jià)值的產(chǎn)品。

②制備方法：

    以針葉樹為主的木漿、水和溶劑NMMO(4-甲基嗎啉-N-氧化物)混合，加熱至完全溶解，在溶解過程中不會產(chǎn)生任何衍生物和化學(xué)作用，經(jīng)除雜而直接紡絲，其分子結(jié)構(gòu)是簡單的碳水化合物。

02電池隔膜的作用

     隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，其主要作用如下：

 ①分隔電池的正負(fù)極，防止短路；

②擁有一定的孔隙，方便電解質(zhì)離子在充放電過程中在正負(fù)極間往返；

③較好的電解液浸潤性；

④電池的高溫自閉功能，保證使用安全。

圖1：電池結(jié)構(gòu)示意圖

03原纖化

     是指纖維表面分裂出細(xì)小的微纖維（直徑1-4um）。一般來講，第一次原纖化時(shí)，產(chǎn)生出來的原纖都比較大，通常在1mm，甚至更長，并能纏結(jié)成球，如果不處理掉，則會影響穿著和觀感。

√ 服裝紡織領(lǐng)域

× 電池隔膜領(lǐng)域

2背景介紹

1對電池容量、安全性的要求提高：新型電動汽車以及各種智能設(shè)備不斷更新?lián)Q代；

2鋰電池需求量大，且電池隔膜的成本占整個電池的10%~14%，在一些高端電池中隔膜成本占比甚至達(dá)到20%；

3聚烯烴膜機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性好，原料成本低并兼有熱閉合溫度的特點(diǎn)，是目前電池隔膜領(lǐng)域性能相對較好，性價(jià)比最高的隔膜品種；

4與合成高分子材料的聚烯烴膜相比，纖維素膜具有更好的熱尺寸穩(wěn)定性和對電解液的浸潤性，同時(shí)還具有生物可降解、無毒、無污染、可再生等優(yōu)點(diǎn)；

5萊賽爾纖維可以用于制作電池隔膜的主要原因是萊賽爾纖維具有易原纖化的特性；

7我國尚未形成纖維素基電池隔膜的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化。

→

    纖維素材料用于電池隔膜的生產(chǎn)或者代替現(xiàn)有的聚烯烴隔膜方向存在巨大的市場空間以及較好的市場前景。

3 生產(chǎn)工藝

 工藝步驟：

→纖維打漿

→疏解：纖維主干劈裂分離出若干微纖

→漿液過濾篩分合適細(xì)度的微纖

→借鑒濕法造紙工藝抄造成膜

→真空干燥

→軟壓光

→萊賽爾基電池隔膜產(chǎn)品

工藝關(guān)鍵點(diǎn)：

①輕刀慢打的槽式打漿為最佳打漿方式；

②壓光工序可提高隔膜的抗張強(qiáng)度，調(diào)整隔膜孔徑與厚度；

③復(fù)合隔膜中，萊賽爾與PP的濕法壓榨的隔膜性能最佳；

④采用萊賽爾纖維、PET纖維以及SiO2材料制成的涂覆隔膜中，萊賽爾纖維與PET纖維比例為8:2，SiO2的占比為15%時(shí)，隔膜性能最佳。

4生產(chǎn)現(xiàn)狀

 ①國內(nèi)未有可以進(jìn)行萊賽爾基電池隔膜生產(chǎn)的工廠；

②國內(nèi)目前電池隔膜市場僅有從日本進(jìn)口的含萊賽爾纖維的商品電池隔膜。

圖2：國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)型萊賽爾基電池隔膜紙

5 年中總結(jié)

1使萊賽爾基隔膜具有較好的電解液浸潤性，熱尺寸穩(wěn)定性及更低的離子阻抗；

2通過纖維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步促進(jìn)原纖化；

3解決隔膜的抗張強(qiáng)度與厚度問題，在厚度不變的情況下，進(jìn)一步增加抗張強(qiáng)度，確保電池安全性；

4實(shí)現(xiàn)萊賽爾基電池隔膜大規(guī)模應(yīng)用的主要開發(fā)方向：將萊賽爾纖維與其他聚烯烴搭配制成復(fù)合隔膜或再涂布陶瓷材料制成涂覆隔膜；

5纖維素基電池隔膜目前僅在少數(shù)堿性電池中得到使用，還需要開展大量的應(yīng)用創(chuàng)新。

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