T_CASME 748-2023 三层共挤锂电池隔膜加工技术规范-（高清版）.docx

ICS 83.140.10CCS G 47CASME中 国 中 小 商 业 企 业 协 会 团 体 标 准T/CASME 7482023三层共挤锂电池隔膜加工技术规范Technical specification for processing of three layer co-extrusion lithium battery diaphragm2023 - 09 - 22 发布2023 - 09 - 30 实施中国中小商业企业协会发 布T/CASME 7482023目次引言II1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 缩略语25 一般规定26 加工管理27 加工工艺38 成品质量59 包装、入库5附录 A（资料性） 常用设备工作参数6附录 B（规范性） 物理性能与电性能检测8III前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由武汉惠强新能源材料科技有限公司提出。 本文件由中国中小商业企业协会归口。本文件起草单位：武汉惠强新能源材料科技有限公司、河南惠强新能源材料科技股份有限公司、襄 阳惠强新能源材料科技有限公司、合肥惠强新能源材料科技有限公司。本文件主要起草人：王红兵、王宜、付凯、马兴玉、李雷、张勇、黄迪遥、边光裕。引言本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及 7.2 、附录 A 中与（201510269976.3）一种三层共挤锂离子电池隔膜及其生产方法相关的专利的使用。本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他愿意在合理且无歧视的条款或条件下，授权许可任何 申请人在使用本文件时无偿使用该专利。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可 以通过以下联系方式获得：专利持有人姓名：武汉惠强新能源材料科技有限公司。地址：湖北省武汉市黄陂区横店街临空经济示范工业园川龙大道天阳路1号。请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。T/CASME 7482023三层共挤锂电池隔膜加工技术规范1 范围本文件规定了三层共挤锂电池隔膜加工技术规范的术语和定义、缩略语、一般规定、加工管理、加 工工艺、成品质量、包装、入库。本文件适用于三层共挤锂电池隔膜（以下简称“隔膜”）的生产、检验活动。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 1040.3 塑料 拉伸性能的测定 第 3 部分：薄膜和薄片的试验条件GB/T 13542.22021 电气绝缘用薄膜 第 2 部分：试验方法GB/T 19001 质量管理体系 要求GB/T 23001 信息化和工业化融合管理体系 要求GB/T 24001 环境管理体系 要求及使用指南GB/T 29490 企业知识产权管理规范GB/T 363632018 锂离子电池用聚烯烃隔膜GB/T 45001 职业健康安全管理体系 要求及使用指南3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。锂电池隔膜 lithium battery diaphragm一种用来隔离正负极以防止在发生电离反应时正负极反应造成短路，但允许锂离子通过的多孔薄膜。孔隙率 porosity隔膜内部孔穴的体积占隔膜总体积的百分率。挤 出 extrusion物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成的各 种截面制品或半制品的一种加工方法。流 延 casting先将液态树脂、树脂溶液或分散体流布在运动的载体（一般为金属带）上，随后用适当方法将其熟 化，最后即可从载体上剥取隔膜的一种制取隔膜的方法。拉 伸 stretch使高聚物中的高分子链沿外作用力方向进行取向排列，从而达到改善高聚物结构和力学性能的一种 方法。拉伸可分为单向拉伸和双向拉伸两种，前者使高分子链沿一个方向进行取向排列，后者使高分子 链沿平面进行取向排列。9热收缩率 hot-shrinkage rate热塑性材料因其固有的热膨胀率而产生的体积变化的比率。穿刺强度 puncture strength用专用试验针刺穿隔膜时所需的力，反映隔膜抵抗钝物穿透的能力。拉伸强度 tensile strength一定尺寸的隔膜在拉伸作用下，抵抗拉伸形变时最大的应力。基膜 basement-membrane未涂覆的成品隔膜。4 缩略语MFI：熔体流动指数 Melt Flow Index5 一般规定 加工企业宜参照 GB/T 19001、GB/T 45001、GB/T 24001、GB/T 23001、GB/T 29490 的规定分别建立并运行质量管理体系、职业健康安全管理体系、环境管理体系、信息化与工业化融合管理体系、知 识产权管理体系。 加工产品质量应达到相关国家标准、行业标准的要求。 加工企业应积极开展清洁生产审核，采用国家鼓励的先进技术工艺、绿色工艺。6 加工管理 环境要求6.1.1 作业车间应保持清洁，并有必要的隔离措施，人员通道与物流通道应分离。6.1.2 作业车间应保持通道顺畅，地面无积尘、无渗水、无影响生产的异物。6.1.3 作业车间应有足够的通风环境和采光照明。6.1.4 作业车间环境温度应保持 5 35，相对湿度应为 45% 75%，海拔应不大于 1000 m。6.1.5 应有固定的原材料、成品存放地点或专用货架，存放场地要求应平整、无污物、空气干燥。专用货架应坚固、稳定。6.1.6 应配备消防设施和器材，并制定相应的消防安全管理制度。 人员要求6.2.1 生产及技术人员应掌握隔膜加工的专业知识和技能，熟悉相关生产设备的性能和操作规范，经培训考核合格后方可上岗，特种设备操作人员应持证上岗。6.2.2 产品质量检验人员应熟悉质量专业知识，掌握隔膜产品质量要求和质量检测的相关技能并应考核合格。 加工设备6.3.1 应配备与加工生产、质量检验要求相适应的机器设备，主要设备包括流延机、拉伸机、分层机、 分切机、复合机、在线厚度监测系统、陶瓷涂膜机、净化除尘系统、瑕疵检测系统、光学自动监测设备。6.3.2 加工生产线工作电源电压与额定电压的最大允许偏差应为 7%。6.3.3 应建立设备保养和维修制度，落实专人操作和管理设备，按要求维护、保养和使用相关设备。定期做好相关维护保养和检修并及时记录。6.3.4 生产及技术人员应严格按照设备安全操作规程进行操作，按规定穿戴好劳动保护用品，确保安全生产。7 加工工艺 加工工艺流程隔膜加工工艺流程如图 1 所示。图 1 加工工艺流程 主要技术步骤7.2.1 一般规定7.2.1.1 加工操作前应明确成品质量要求，包括隔膜成品的厚度、长度、宽度、孔隙率等。7.2.1.2 根据成品质量要求确定主要技术步骤中的设备工作参数，常用设备工作参数参见附录 A。7.2.2 配料投料将原材料按照设定配方进行处理，充分搅拌混合后，输送至挤出系统。7.2.3 熔融流延7.2.3.1 将搅拌混合后的原料加入挤出机入口中进行熔融塑化。设备工作参数应符合以下要求： a) 输送段温度：30 150 ；b) 压缩段温度：100 300 ；c) 转速：30 rpm 300 rpm。7.2.3.2 将熔融塑化的原料同步挤入可形成三层结构的流延机模头中，从流延机模头挤出并牵引成膜， 经冷却定型后得到具有初步 A/B/A 三层共挤结构的流延膜。设备工作参数应符合以下要求：a) 模头温度：100 300 ；b) 模头开度：0.5 mm 5.0 mm；c) 流延辊速：5 m/min 300 m/min；d) 冷却辊温度为 10 120 。7.2.4 物理性能检测物理性能检测项目为拉伸强度，按附录 B.3 的规定进行。7.2.5 复合应将具有初步 A/B/A 三层共挤结构的流延膜进行无粘合剂重叠复合收卷成复合膜。7.2.6 在线热处理拉伸7.2.6.1 应将多卷复合膜置入在线热处理系统进行处理，并同步进行冷拉伸、热拉伸和热定型，最终形成多层复合膜。7.2.6.2 应对多卷复合膜进行退火处理。设备工作参数应符合以下要求： a) 退火温度为 80 150 ；b) 时间不少于 0.2 h。7.2.6.3 应对上述退火处理后的多卷复合膜进行纵向拉伸，制备出具有微孔结构和 A/B/A 三层共挤结构的多层复合膜。设备工作参数应符合以下要求：a) 拉伸温度为 60 180 ；b) 拉伸速比为 1.1 5.0。7.2.7 物理性能与电性能检测检测项目包括拉伸强度、穿刺强度、透气度、孔隙率、热收缩率、电性能，按 附录 B 的规定进行。7.2.8 分层应将多层复合膜进行分层，形成规定厚度的基膜。7.2.9 涂覆（无覆隔膜除外）应在基膜上涂覆PVDF、氧化铝等材料。7.2.10 分切应将基膜或涂覆膜根据规格要求，裁切为不同宽度的成品膜。8 成品质量隔膜成品质量应符合表 1 的规定。表 1 成品质量项目指标外观无皱折、无凸筋、无条纹、无针孔、平整厚度，m（6 80）10%透气度，S/100ml50 8000孔隙率，%30 80纵向拉伸强度，kgf/cm2 1200横向拉伸强度，kgf/cm2 120穿刺强度，gf 150纵向热收缩率（90 ，2 h），% 2横向热收缩率（90 ，2 h），% 0.2面密度，g/m22 26电气强度，V/m 30离子导电率，mS/cm 0.1注：厚度、透气度、孔隙率可根据客户需求定制。9 包装、入库 包装9.1.1 应将每小卷隔膜套在纸筒或塑料管上固定，使用防静电薄膜包装。9.1.2 两端膜口应塞进纸筒或塑料管内，以防尘埃、潮气进入。9.1.3 纸筒两端应使用卡板支撑后放入箱内。 入库9.2.1 隔膜应存放在干燥、有顶层的库房内。室内空气应保持洁净。避免直晒、暴露在雨水或任何潮湿的尘埃较多的环境中。9.2.2 隔膜卷不应水平存放，应竖直存放在货架上。AA附 录A（资料性）常用设备工作参数A.1 示例一A.1.1 加工要求要求生产厚度为 16 m，包括 A/B/A 三层，A 层厚度相同，B 层厚度为单一 A 层厚度的 2.5 倍的锂电池隔膜。其中 A 层原料为 H5300 聚丙烯树脂，MFI 为 3.4 g/10min（2.16 kg，230 ）；B 层原料为 T30S 聚丙烯树脂，MFI 为 2.5 g/10min（2.16 kg，230 ）。两种树脂等规度均应大于等于 98%。A.1.2 设备参数根据加工要求，加工设备工作参数的设定参见表 A.1。表 A.1 案例 1 设备工作参数步骤参数熔融输送段温度，50压缩段温度，170计量段温度，200转速，rpm60流延模头温度，195模头开度，mm2.8流延辊速，m/min80冷却辊温度，90退火（在线热处理）退火温度，150时间，h12拉伸拉伸温度，150拉伸速比2.5A.2 示例二A.2.1 加工要求要求生产厚度为 16 m，包括 A/B/A 三层，A 层厚度相同，B 层厚度为单一 A 层厚度的 2 倍的锂电池隔膜。其中 A 层原料为 H5300 聚丙烯树脂，MFI 为 3.4 g/10min（2.16 kg，230 ）；B 层原料为 T30S 聚丙烯树脂，MFI 为 2.5 g/10min（2.16 kg，230 ）。两种树脂等规度均应大于等于 98%。A.2.2 设备参数根据加工要求，加工设备工作参数的设定参见表 A.2。表 A.2 案例 2 设备工作参数步骤参数熔融输送段温度，65压缩段温度，190计量段温度，220转速，rpm60流延模头温度，205模头开度，mm2.5流延辊速，m/min60冷却辊温度，70步骤参数退火（在线热处理）退火温度，140时间，h12拉伸拉伸温度，148拉伸速比2.7A.3 示例三A.3.1 加工要求要求生产厚度为 32 m，包括 A/B/A 三层，A 层厚度相同，B 层厚度为单一 A 层厚度的 2.5 倍的锂电池隔膜。其中 A 层原料为 H5300 聚丙烯树脂，MFI 为 3.4 g/10min（2.16 kg，230 ）；B 层原料为 T30S 聚丙烯树脂，MFI 为 2.5 g/10min（2.16 kg，230 ）。两种树脂等规度均应大于等于 98%。A.3.2 设备参数根据加工要求，加工设备工作参数的设定参见表 A.3。表 A.3 案例 3 设备工作参数步骤参数熔融输送段温度，75压缩段温度，190计量段温度，220转速，rpm80流延模头温度，205模头开度，mm2.8流延辊速，m/min50冷却辊温度，85退火（在线热处理）退火温度，115时间，h12拉伸拉伸温度，145拉伸速比2.2BBB.1 取样方法附 录B（规范性）物理性能与电性能检测取样的隔膜包装应完好无损。在膜卷上去掉表面三层，沿隔膜的宽度切割取样。待测定的隔膜，应 密封包装，防止受潮和受污染。B.2 试验环境试验环境应符合以下要求： a) 温度：（233）；b) 相对湿度：（5010）%。B.3 拉伸强度按 GB/T 1040.3 的规定进行，采用宽为（150.1）mm 的 2 型试样，夹具间的初始距离为（1005）mm，试验速度为 200 mm/min。B.4 穿刺强度B.4.1 试验设备穿刺强度试验设备主要包括：a) 电子拉力试验机；b) 穿刺针：F1.0 mm，尖端为球面 R0.5 mm。B.4.2 试样B.4.2.1 试样膜面应无针孔、裂纹、破损、脱层等缺陷。B.4.2.2 试样取样宽度应大于 60 mm（每个试样测 5 个点取平均值）。B.4.2.3 实验步骤启动电子拉力试验机，设置相应试验项目，将隔膜平展于夹具中夹紧，使用穿刺针以 （5010） mm/min 的速率进行穿刺，读取钢针穿透试样片的最大负荷，测试 5 个以上试样，取算术平均值。B.5 透气度在膜卷上沿纵向相隔 150 mm 裁取隔膜 5 块，若隔膜宽度 100 mm 时，试样大小为 100 mm 100 mm，若隔膜宽度 100 mm 时，试样大小为 100 mm 隔膜宽度。将隔膜置于适合测试范围的透气仪的测试头中进行透气性测试，取 5 次测试结果的算术平均值作为隔膜的透气度。B.6 孔隙率与面密度按 GB/T 363632018 中 6.5.5 的规定进行。B.7 热收缩率按 GB/T 363632018 中 6.5.2 的规定进行。B.8 电性能B.8.1 电气强度按 GB/T 13542.22021 中 21 章的规定进行。B.8.2 离子电导率按 GB/T 363632018 中 6.6.2 的规定进行。