À l'ère des batteries à l'état solide, la voie d'avenir du « procédé sec et procédé humide » pour les séparateurs de batteries au lithium

Dans le nouveau secteur énergétique actuel, les batteries au lithium jouent un rôle crucial. Figurant parmi les quatre principaux matériaux, bien que Batterie au lithium Le séparateur ne représente qu'environ 4 % du coût global des matériaux de la batterie au lithium, mais il a un impact direct et significatif sur des indicateurs clés tels que la sécurité de la batterie, la densité énergétique et la durée de vie du cycle.

I. Importance du séparateur. La fonction principale du séparateur est de séparer les électrodes positive et négative de la batterie afin d'éviter les courts-circuits internes, tout en permettant aux ions lithium de migrer librement pendant la charge et la décharge. Pour répondre aux exigences de sécurité, d'efficacité et de longévité de la batterie, le séparateur doit répondre aux exigences techniques suivantes :

1. Porosité et distribution de la taille des pores : affectent directement la conductivité ionique et la densité énergétique de la batterie.
2. Résistance mécanique et élasticité : La batterie doit avoir une résistance à la traction et une flexibilité suffisantes pour faire face à la dilatation thermique et aux contraintes mécaniques à l'intérieur de la batterie.
3. Perméabilité de l'électrolyte : contrôlez efficacement la pénétration de l'électrolyte pour éviter qu'une intrusion excessive de liquide n'affecte la stabilité et la durée de vie de la batterie.
4. Stabilité thermique : dans un environnement à haute température, le matériau doit avoir une bonne stabilité thermique pour éviter que le séparateur ne se rompe ou ne se court-circuite en raison de la dilatation thermique.
5. Sécurité : il peut empêcher efficacement la pénétration des dendrites de lithium et éviter le phénomène d'emballement thermique de la batterie.
II. Comparaison des procédés de séparation par voie sèche et par voie humide
Séparateur à sec
1. Le processus de production comprend des étapes telles que la matière première Mélangeextrusion à l'état fondu, étirage et formage, et thermofixation. Dans un premier temps, les matières premières polymères et les additifs sont mélangés pour former une masse fondue uniforme, qui est ensuite extrudée sous contrainte de traction pour former une structure cristalline lamellaire. Des micropores en forme de fentes sont formés par étirage ultérieur, et enfin, un séparateur à structure microporeuse est obtenu par mise en forme finale.
2. Avantages : Le processus de production n'utilise pas de solvants ni de liquides, et le fonctionnement est relativement simple et respectueux de l'environnement.
3. Inconvénients : En termes de porosité et d'uniformité de la taille des pores, il est légèrement inférieur au séparateur humide.
Séparateur humide
1. Au cours du processus de production, le polymère est mélangé à un agent porogène (tel qu'un solvant à petite molécule à point d'ébullition élevé), chauffé et fondu, refroidi pour former une séparation de phase, puis des membranes microporeuses avec une distribution uniforme de la taille des pores et une porosité élevée sont formées par des étapes telles que l'étirement et l'extraction par solvant.
2. Avantages : L'uniformité de l'épaisseur du revêtement, de la porosité et de la taille des pores peut être contrôlée avec précision par les paramètres du procédé, avec un degré de personnalisation plus élevé. Il permet d'obtenir une porosité plus élevée, une distribution plus uniforme de la taille des pores et de meilleures propriétés mécaniques.
3. Inconvénients : Le processus de production est relativement complexe et peut impliquer des problèmes environnementaux tels que le traitement par solvant.
III. La situation actuelle et les tendances de développement du marché national des séparateurs Ces dernières années, stimulé par les industries des véhicules à énergie nouvelle et du stockage d'énergie, le volume des expéditions de séparateurs de batteries au lithium nationaux a continué de croître. En 2023, le volume des expéditions mondiales de séparateurs de batteries au lithium a dépassé 21 milliards de mètres carrés, parmi lesquels le volume des expéditions des entreprises chinoises de séparateurs représentait plus de 83 % du volume des expéditions mondiales, occupant fermement la position dominante sur le marché mondial des séparateurs de batteries au lithium.

En analysant spécifiquement le volume des expéditions des différents types de séparateurs, le séparateur humide occupe une part de marché relativement importante grâce à ses avantages. En 2023, le volume des expéditions de séparateurs de batteries au lithium en Chine a atteint 17,69 milliards de mètres carrés, dont 73 % pour le séparateur humide.

Avec l'émergence et le développement rapide de nouvelles technologies de batteries, telles que les batteries à semi-conducteurs, les matériaux séparateurs sont soumis à des exigences plus strictes. Ces batteries présentent des exigences plus élevées en termes de stabilité d'interface, de stabilité thermique et de résistance mécanique. Le séparateur humide, grâce à ses avantages uniques, est appelé à devenir l'une des technologies clés indispensables à leur commercialisation.
IV. Perspectives d'avenir À l'ère de l'essor des batteries à semi-conducteurs, les séparateurs secs et humides sont confrontés à de nouvelles opportunités et à de nouveaux défis. Le séparateur sec peut continuer à exploiter ses avantages écologiques et sa simplicité d'utilisation, et jouer un rôle dans certaines applications sensibles aux coûts ou aux exigences de performances spécifiques relativement faibles. Le séparateur humide doit continuellement améliorer son niveau technique pour répondre aux exigences des applications à forte demande, telles que les batteries à semi-conducteurs.

Qu'il s'agisse du séparateur sec ou humide, tous deux continueront de jouer un rôle important dans le domaine des batteries pour les nouvelles énergies, et leur développement favorisera également le progrès de l'ensemble du secteur des nouvelles énergies. À l'avenir, nous espérons que ces deux procédés continueront d'innover afin de contribuer davantage à la réalisation d'un stockage et d'une utilisation de l'énergie plus efficaces, plus sûrs et plus durables.