湿法工艺与干法工艺的区别(干法隔膜和湿法隔膜简述)

Posted 2023-06-01

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湿法工艺与干法工艺的区别(干法隔膜和湿法隔膜简述)

一：背景知识

锂离子电池隔膜被称为“第三极”。隔膜是决定锂离子电池性能、安全性和成本的重要部分。（1）：允许锂离子通过：隔膜能够浸润在电解液中，而且表面上有大量的微孔，可以使锂离子在正极和负极之间传输，从而完成电化学充电和放电过程。材料、厚度和微孔数量等特性都会影响锂离子穿过隔膜的速度，进而影响到电池的放电倍率、循环寿命等性能。

（2）：隔膜作为一种绝缘材料，不导电的，隔离电池的正极和负极。防止电池中的电子通过，阻止两个电极之间的接触引起短路，引发安全问题；此外防止高温引起的电池爆炸：电池温度升高到一定值时，隔膜上的微孔会关闭，阻止锂离子通过，电池的内阻极巨增大到2KΩ，迫使电池停止充电和放电。

（3）：在四大锂离子电池材料中，隔膜技术壁垒最高，毛利率最高，成本占比仅次于正极材料，约为10%-15%，在一些高端电池中，成本占比甚至超过20%。

锂电池隔膜一般按照工艺，分为干法工艺和湿法工艺，由此，隔膜产品也分为干法隔膜和湿法隔膜两类。

湿法工艺将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合，加热熔融后形成均匀的混合物，然后降温进行相分离压制得膜片，再将膜片加热至接近熔点温度进行双向拉伸使分子链取向，最后保温一定时间，用易挥发物质洗脱残留的溶剂，可制备出相互贯通的微孔膜材料。由于工艺中需要使用石蜡油与PE混合占位造孔，在拉伸工艺后需要用溶剂萃取移除，所以该工艺称为湿法。湿法技术主要用于聚乙烯隔膜的制造。湿法技术涉及在2个方向上对薄膜的拉伸，因此又分为同步拉伸和分步拉伸。日本的旭化成，日本的Tonen，韩国的SK等都使用此过程。

干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，再高温退火获得高结晶度的取向薄膜。干法技术主要用于聚丙烯隔膜的制造。干法技术主要包括3种工艺技术：吹膜+单向拉伸、铸片+单向拉伸以及双向拉伸。目前干法隔膜基本相对成熟，竞争情况相对湿法而言更为激烈，且基本能完全替代进口隔膜，面临着价格下行的压力。目前中国三分之一以上产能使用干法双拉工艺，产品在中低端市场占据较大比例。

二：干湿区别

隔膜是锂电池材料中技术上最屏障的环节，其性能对于锂电池的轻量化和安全性非常重要。就机械性能，透气性以及物理和化学性能而言，湿式隔膜比干式隔膜具有某些优势。涂布后，可以大大提高湿法制膜的热稳定性。通常，湿涂膜片具有明显的性能优势。大多数高端消费电池都使用湿法隔离膜。随着动力电池能量密度要求的提高，尤其是三元电池的广泛应用，湿法隔板在动力电池中的渗透率将逐渐提高。

1：成型工艺区别

a、干法由于工序简单，固定资产投入比湿法小；干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，在高温退火过程中，获得高结晶度的薄膜。这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微缺陷，然后高温下使缺陷拉开，形成微孔。干法双向拉伸工艺，通过在聚丙烯中加入具有成核用途的β晶型改进剂，利用聚丙烯不同相态间密度的差异，在拉伸过程中，使聚丙烯从晶型转变形成微孔。目前我国三分之一以上产量使用干法双拉工艺，产品在中低端市场占据较大比例。应用范围：大型锂离子动力锂电池(电动汽车、电动摩托车、电动工具、大型储能设备、军工用大型电池).

湿法生产工艺，制备出相互贯通的微孔膜材料，且生产出来的锂电池隔膜具有较高的纵向和横向强度。目前，锂电池隔膜的湿法生产工艺设备复杂、投资较大、周期长、工艺复杂、成本高、能耗大。但是微孔尺寸、分布均匀，适宜生产较薄产品，只能生产单层PE膜。在产品质量上有更高的乳隙率和更好的透气性，可以满足大电流充放电要求。。但是加工工艺干法的温度等指标控制难，湿法的工艺更简单；

b、干法可以做三层膜，湿法只能做单层膜；（三层膜的优势在于热关闭温度是135度，但是热稳定温度为160度，可以防止热惯性，有25度的空间，更安全）。干法工艺制作的隔膜厚度通常在20-40um，且熔点高，具有较强的安全性。湿法生产工艺采用聚乙烯基材，聚乙烯基材的熔点只有140℃，且湿法工艺制作的隔膜较薄，与采用干法生产工艺相比，湿法生产工艺隔膜的热稳定性较差。容易击穿导致锂电池短路。

c、干法和湿法除了加工工艺不同，使用的原料也不同。干法使用的原料是流动性好、分子量低的，所以高温只能达到135度，遇热会收缩，安全性不适合做大功率、高容量电池；湿法使用不流动、分子量高的原料，热关闭温度可以达到180度，能保证大功率锂电池的安全性；

d、在生产一般的锂电池方面，干法具有优势，成本低、污染小、孔更均匀；大功率电池方面湿法有优势，主要是安全性和热收缩性小。

2：在物理性能和机械性能方面

从理论上分析，干法双向拉伸工艺生产的隔膜经过双向拉伸，在纵向拉伸强度相差不大的情况下，横向拉伸强度要明显高于干法单向拉伸工艺生产的隔膜。然而，湿法隔膜比干法隔膜在力学性能、透气性能和理化性能方面均具有一定优势。采用湿法生产工艺生产出来的锂电池隔膜具有较高的孔隙率和良好的透气性，可以满足动力电池的大电流充放的要求。高端消费电池大多使用湿法隔膜，随着动力电池对能量密度要求的提升，尤其是三元电池的广泛应用，湿法隔膜在动力电池的渗透率也将逐步提升。

从未来发展的角度看，湿法隔膜将走差异化的道路，主要以高强度、高韧性产品为主。就现阶段而言，保证湿法隔膜产品的一致性非常值得关注，体现明显的是国内该类产品供应商虽多，但将产品一致性真正做好的并不多。与采用干法生产工艺生产的锂电池隔膜相比，采用湿法生产工艺生产的锂电池隔膜的热稳定性较差。

3：行业区别

从工艺技术进展来看，目前，我国锂电池隔膜在干法工艺上已经取得重大突破，具备国际一流的制造水平，湿法隔膜工艺技术也不断提升，近年来产能产量均稳步增长。而随着湿法工艺技术的不断发展，我国锂电池隔膜行业竞争格局也发生了一些变化。

特点一：湿法隔膜产量占比逐年提升

干法隔膜在生产工艺、成本、环保经济等方面具有较大优势，湿法隔膜则具有短路率低、孔隙率和透气性可控范围大等优点。2017年，国内湿法隔膜产量达到8.06亿平方米，占比56％，份额超过干法隔膜。鉴于干法隔膜和湿法隔膜各自的特点，湿法隔膜未来需求将会逐步扩大，但短时间内并不会完全替代干法隔膜。

特点二：出货量企业集中度较高

2017年是湿法隔膜，前三企业出货量占比达到71％，前五占比达到87％；干法隔膜前三企业占比为42％，前五占比为55％。

特点三：企业产能扩张加速，未来竞争加剧

根据资料整理，截止到2017年底，国内已经确认投产的锂电池隔膜产能约为29亿平方米。按照目前的产能来看，产能较大的企业主要有湖南中锂、上海恩捷、星源材质、中兴新材、天津东皋、苏州捷力、河南义腾等，产能均在2亿平方米以上，合计产能为19．28亿平方米，占比超过67％。