挤出混合系统。该环节在整个湿法工艺过程中尤为重要,需要满足如下的要求:(1)能够具备较强的剪切塑化能力,让主料快速、均匀的塑化;(2)能够具备很好的混合效果,让主料与成孔剂均匀混合;(3)能够让物料与挤出机之间不打滑、不倒流,能够稳定进料。该环节对混合的均匀性以及进料的稳定性计量要求严格。
铸片冷却系统。该系统需要满足如下的要求:(1)冷却熔体,形成厚片;(2)急冷熔体,降低厚片结晶度,防止球晶的形成;降低厚片结晶度,防止球晶的形成;(3)急冷“塑料-成孔剂”混合物熔体,使成孔剂与聚烯烃产生热致性相分离;(4)急冷厚片表面,使已产生相分离的大部分成孔剂被锁在厚片里面,使成孔剂不容易流走和渗出。该环节对温度控制和冷却速度的控制要求精度很高。
拉伸系统。拉伸系统是薄膜生产的一个核心环节,目的是使分子链在拉伸的过程中产生取向,从而改善和提高产品的应用性能。经过双向拉伸后的油膜,分子链得到了纵横两个方向取向,而成孔剂也均匀地分布在发生了取向的分子链之间,形成了特殊的“网-油”混合结构。从热力学角度来看,隔膜的微孔或微孔形状已经形成,只是成孔剂仍然占据了孔的位置,堵住了隔膜的孔眼,使得微孔状态很难呈现出来。
收卷系统。要求收卷张力始终保持在合适的范围之内,并且能够实时调整,锂离子隔膜的油膜由于成孔剂的存在,收卷张力过小容易造成打滑跑偏,而张力过大又会造成纵向碰得太紧产生纵皱,影响后续加工的质量。
洗涤烘干系统。该环节是湿法锂离子隔膜生产特有的工序过程。该系统的作用是将成孔剂从油膜的孔隙中赶出来或萃取出来,形成能让锂离子通过的微孔结构。洗涤过程要求快速以适应高速生产,要求萃取能力高,以满足锂离子隔膜低成孔剂残留量的要求。
环境污染问题亟待解决
电池隔膜湿法工艺需要添加有机溶剂,进而在隔膜用微孔膜制造过程中,可以在溶剂萃取前进行单向或双向拉伸,萃取后进行定型处理并收卷成膜,也可以在萃取后进行拉伸。用这种方法生产的超高分子量聚乙烯微孔膜具有良好的机械性能。
与干法公司相比,湿法制膜过程相对容易调控,可以较好地控制孔径、孔径分布和孔隙率。但制备过程中需要大量的溶剂,容易造成环境污染,如何降低工艺对环境的危害,是绝大多数湿法企业最头疼的事情。从国际市场来看,日韩厂商采用湿法工艺的公司较多,主要有日本旭化成、东燃化学、三菱化学、韩国SK化学等。
设备投资成本高
湿法工艺生产电池隔膜产品,目前所需设备多数为进口,暂时没有整套生产线均为国产设备的情况,其中,搅拌机为100%进口。按月产100万平方米湿法隔膜来计算,总投资估算为6986万元,其中,固定资产投入为3370万元,流动资产投入为1540万元,6个月的原材料安全库存2076万元,其中固定资产投入占比达到48%,令不少企业感觉“压力山大”。