С развитием электромобилей рынок литий-ионных батарей стремительно растет, а вместе с ним и спрос на сепараторную пленку. Это одна из самых важных и дорогостоящих частей литий-ионной батареи, составляющая 15-20 % от общей стоимости.

"За последние 10 лет компания SML поставила более 90 каст-линий для производства высококачественной сепараторной пленки, используя эффективный и экологически чистый сухой процесс. Благодаря такому большому опыту мы знаем, что действительно важно в этом бизнесе", - объясняет Александр Брукмюллер, менеджер направления SML. Каковы основные функции сепаратора в литий-ионной батарее? Его основная задача - изолировать два электрода друг от друга, чтобы предотвратить короткое замыкание. Одновременно сепаратор обеспечивает перенос ионных носителей заряда, которые необходимы для замыкания цепи при прохождении тока в электрохимической ячейке. Для выполнения этих функций сепараторная пленка в литий-ионных батареях должна отвечать ряду требований:

• отсутствие геликов, так как любой дефект поверхности, нерасплавленная или сгоревшая частица в пленке может привести к образованию отверстий после растяжения. А это, в свою очередь, приводит к короткому замыканию.
• Тонкий слой и равномерная толщина: сепараторная пленка батареи (BSF) должна быть тонкой, чтобы способствовать повышению плотности энергии и мощности аккумулятора. Чтобы выдерживать многочисленные циклы зарядки, толщина пленки должна быть равномерной. 
• Оптимальная пористость позволяет тщательно увлажнять электролит и обеспечивает легкую ионную проводимость. Как правило, коммерческие сепараторы с порами размером 1 мкм и менее имеют пористость 40-50%. 
•  Адекватные механические свойства, позволяющие выдерживать физические нагрузки, вызванные внешним сжатием и расширением электрода.     
• Химическая стабильность: сепаратор должен быть электронным изолятором, кроме того, он должен быть электрохимически стабильным при воздействии потенциалов окислительно-восстановительных реакций.
• Способность к тепловому отключению при температурах, которые немного ниже тех, при которых происходит тепловое разрушение. Во время отключения механические свойства должны сохраняться. 
• Стабильность размеров - способность сохранять форму в широком диапазоне температур, не скручиваясь и не деформируясь, лежать абсолютно ровно. Минимальная термическая усадка во всех направлениях.      

Экономически эффективное производство сухим способом

Каст-линии SML для производства сепараторной пленки на сто процентов отвечают этим требованиям. "Сепараторная пленка может быть изготовлена из различных материалов и может быть произведена различными способами. Наиболее распространенными способами являются сухой и влажный, а наиболее популярным сырьем - полипропилен и полиэтилен," - отмечает  Александр Брукмюллер, руководитель направления SML по каст-линиям.

По сравнению с влажным способом производства, сухой способ имеет значительные преимущества:

• Более низкие затраты на материалы: в сухом процессе используется в основном стандартное PP или HDPE сырье. А для влажного процесса применяется относительно дорогой сверхвысокомолекулярный полиэтилен UMWPE.

• Меньше производственных этапов: сухой процесс проще по сравнению с влажным.

• Большая экологичность: для создания пор не требуются растворители, как это необходимо во влажном процессе.

• Значительно меньше потребление энергии - нет необходимости выпаривать растворитель и сушить пленку после этого.        

Наряду с рынком электромобилей, сепараторная пленка сухого способа производства пользуется большим спросом для крупномасштабного сохранения электроэнергии на ветряных и солнечных электростанциях.

Redlham, 12.07.2023