PP干法拉伸隔膜中裂紋的尖角效應(yīng)

符朝貴

（江蘇景宏新材料科技有限公司）

技術(shù)發(fā)展方向——技術(shù)研究

PP干法拉伸隔膜中裂紋的尖角效應(yīng)

符朝貴

（江蘇景宏新材料科技有限公司）

本文主要介紹了什么是裂紋，裂紋的基本參數(shù)及種類，裂紋的擴(kuò)展，PP干法拉伸隔膜裂紋產(chǎn)生的原因及怎樣減少裂紋對(duì)隔膜性能的影響．

尖角效應(yīng) 脆性斷裂 塑性斷裂

在PP隔膜干法生產(chǎn)的成孔原理就是在較厚薄膜β片晶的地方拉伸，使在片晶處產(chǎn)生微裂紋，然后根據(jù)需要經(jīng)過(guò)拉伸把微裂紋擴(kuò)大，無(wú)論是單向拉伸PP隔膜還是雙向拉伸PP隔膜都是由微裂紋而成孔的，所以都有裂紋的尖角效應(yīng)．

一、裂紋的基本參數(shù)

在研究裂紋處有拉應(yīng)力的構(gòu)件（如帶初始裂紋的拉伸構(gòu)件）的低應(yīng)力脆斷規(guī)律時(shí)，除了裂紋尖角附近的極微小區(qū)域外，材料均處于線彈性狀態(tài)，故可按線彈性力學(xué)的方法對(duì)裂尖附近區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移進(jìn)行分析。由于裂紋的力學(xué)模型是在尖端處曲率半徑等于零的尖切口，因此，按線彈性力學(xué)方法求得的裂尖處的應(yīng)力就具有奇異性，而這種應(yīng)力奇異性的強(qiáng)度通常被稱為裂尖處的應(yīng)力強(qiáng)度因子，用KI表示。

KI值與拉伸構(gòu)件在裂尖位置處的拉應(yīng)力σ成正比，并與裂紋尺寸參數(shù)a的平方根成正比。裂尖處的應(yīng)力強(qiáng)度因子KI達(dá)到材料的臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子值KIc。KIc通常稱為材料的平面應(yīng)變斷裂韌度，其值可通過(guò)對(duì)于帶有初始裂紋的拉伸試樣進(jìn)行試驗(yàn)求得。

很多帶初始裂紋的構(gòu)件是用低強(qiáng)度、高韌度材料制成的。在裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展前，裂紋尖端附近已出現(xiàn)了較大范圍的塑性區(qū)。對(duì)這類構(gòu)件，線彈性斷裂力學(xué)的分析方法已不適用。按彈塑性斷裂力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)判斷這種裂紋起始擴(kuò)展的條件，通常是以裂紋尖端處的張開(kāi)位移值δ達(dá)到裂紋開(kāi)裂時(shí)材料的臨界值δcr作為判據(jù)。也有時(shí)采用在裂紋周圍彈塑性區(qū)域內(nèi)一個(gè)與積分線路無(wú)關(guān)的能量線積分J達(dá)到裂紋啟裂時(shí)材料的臨界值JIc作為判據(jù)。J和δ這兩個(gè)參數(shù)在線彈性條件下均與應(yīng)力強(qiáng)度因子KI存在著確定的關(guān)系。材料的這兩個(gè)固有的力學(xué)性能δcr和JIc可稱為材料在彈塑性條件下的斷裂韌度值。

由于在彈塑性范圍內(nèi)裂紋從啟裂到失穩(wěn)擴(kuò)展這一過(guò)程中，構(gòu)件的承載能力還有所增長(zhǎng)，所以，按啟裂時(shí)的δcr或JIc進(jìn)行計(jì)算是偏于保守的。

二、裂紋的種類

A脆性斷裂與塑性斷裂的區(qū)別

⑴脆性斷裂—脆性斷裂載荷量與變形量一般成線性關(guān)系，在接近最大載荷時(shí)才有一段很小的非線性關(guān)系，脆性斷裂的發(fā)生是比較突然的，裂紋開(kāi)始擴(kuò)展的啟裂點(diǎn)與裂紋擴(kuò)展失去控制的失穩(wěn)裂斷點(diǎn)非常接近。裂紋擴(kuò)展后，載荷即迅速下降，斷裂過(guò)程很快就結(jié)束了。

圖1 脆性斷裂載荷與變形曲線

⑵，塑性斷裂—塑性斷裂載荷量與變形量的關(guān)系如圖1與圖2所示，有較長(zhǎng)的非線性階段。啟裂后裂紋可以緩慢的擴(kuò)展一段時(shí)間，除非變形量增到失穩(wěn)裂點(diǎn)，否則就不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)斷裂。

圖2 塑性斷裂載荷與變形曲線

B裂紋開(kāi)裂的三種類型，如圖3所示。

⑴張開(kāi)型，一般稱為Ⅰ型．

⑵滑開(kāi)型，一般稱為Ⅱ型．

⑶撕開(kāi)型，一般稱為Ⅲ型．

有些分的不很清楚，具有二個(gè)型以上的開(kāi)裂成為復(fù)合型

而我們生產(chǎn)的PP隔膜的微裂紋一般都是Ⅲ型，或復(fù)合型開(kāi)裂，當(dāng)然是屬于塑性斷裂。而且啟裂后，裂紋緩慢的擴(kuò)展相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，這主要與原料的性能有關(guān)，晶體與非晶區(qū)的界面應(yīng)力的大小和方向有關(guān)，我們拉伸PP隔膜就是在PP薄膜上施加二維的x，y方向的力，在微裂紋上形成了微孔，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到一定時(shí)，裂紋的端尖就形成了，這種端尖雖然裂紋距離很小，但對(duì)隔膜的使用性能影響很大。

圖3 開(kāi)裂的三種型式

C裂紋的擴(kuò)展和剩余強(qiáng)度

⑴裂紋的擴(kuò)展曲線

由于PP隔膜在電池充放電過(guò)程中有變動(dòng)載荷的過(guò)程，或有載荷和內(nèi)部電解液的侵蝕的聯(lián)合作用，裂紋將隨著時(shí)間的延長(zhǎng)不斷的擴(kuò)展，裂紋越長(zhǎng)，由它引起的應(yīng)力集中就越高，這意味著，裂紋的擴(kuò)展速率隨時(shí)間的增長(zhǎng)而增快，裂紋的擴(kuò)展與時(shí)間的函數(shù)，如由圖4所示。

⑵，由于裂紋的存在，隔膜的強(qiáng)度被削弱，它可能低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，隨著裂紋的增大，隔膜的剩余強(qiáng)度不斷的降低，如圖5所示。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用，隔膜的剩余強(qiáng)度不能承受熱收縮或松弛的張力時(shí)和意外的高載荷，裂紋就產(chǎn)生了擴(kuò)展，引起電池的短路．

圖4 裂紋擴(kuò)展曲線

（3）裂紋的剩余強(qiáng)度：

圖5 裂紋的剩余強(qiáng)度曲線圖

三、PP拉伸隔膜的裂紋

隔膜應(yīng)用在鋰離子電池的裝配上，主要產(chǎn)生的是第二種和第三種類型的開(kāi)裂，根據(jù)PP隔膜的雙向拉伸隔膜的電鏡照片可以看出，這種裂紋的開(kāi)裂擴(kuò)展的方向并不是一個(gè)方向，使裂紋開(kāi)裂的應(yīng)力方向也不是一個(gè)方向，而是多方向的。從以下的PP拉伸隔膜的電鏡照片中可以看到，隔膜中粗筋之間的裂紋，就是拉伸中形成的。在每?jī)筛纸钪g都存在兩端的裂紋端尖，而此處正是裂紋擴(kuò)展的源頭．排列方向一致的細(xì)筋就是PP經(jīng)過(guò)拉伸取向形成的，如圖6照片所示。這種微孔有規(guī)律的排列，是與隔膜的制作工藝原理有關(guān)。

（1）PP單向拉伸隔膜裂紋產(chǎn)生原理及特點(diǎn)：

彈性高聚物熔體出現(xiàn)不穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的切應(yīng)力大約在0．4—3．0×10的6次方達(dá)因／cm2范圍內(nèi)，平均值為1．25×10的6次方達(dá)因／cm2。各種高聚物的熔體粘度的變化極不相同，因此開(kāi)始出現(xiàn)不穩(wěn)定流動(dòng)的切變速率值變化很大，相差可以達(dá)到幾個(gè)數(shù)量級(jí)。分子量大時(shí)臨界切變速率小，分子量分布變寬時(shí)此時(shí)臨界值增大。PP熔體擠出的切應(yīng)力大約在0．4—3．0×10的6次方達(dá)因／cm2范圍內(nèi)時(shí)，擠出的熔體表面變得不平滑，呈波浪形狀，并且熔體在高應(yīng)力場(chǎng)下結(jié)晶，形成具有垂直于擠出方向而又平行排列的片晶結(jié)構(gòu)。同時(shí)有沿著擠出方向的伸直鏈，即形成串晶結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)材料具有硬彈性．（結(jié)晶率70—80%，但β晶的含量要在50—60%，因β晶易拉伸有韌性）因?yàn)槿垠w在模頭流動(dòng)時(shí)存在流動(dòng)速度的差異和鑄片凍結(jié)時(shí)各部位的溫度不同，所以出模頭后的拉伸結(jié)晶也有所不同，靠近模頭內(nèi)壁的熔體受到剪切的作用，將沿流動(dòng)方向舒展伸直和取向，出模頭后又經(jīng)過(guò)外力的拉伸，因此鑄片的外層結(jié)晶度比內(nèi)層大。因此外層結(jié)晶區(qū)比非結(jié)晶區(qū)多，高分子聚合物在熱拉伸時(shí)，包括晶區(qū)的取向和非晶區(qū)的取向，兩個(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，但速率不同，在晶區(qū)的取向發(fā)展很快，非晶區(qū)取向拉伸發(fā)展很慢，在晶區(qū)取向達(dá)到最大時(shí)，非晶區(qū)的取向才達(dá)到中等程度，這也是單向拉伸隔膜為什么表面電鏡照片看孔隙率高（因看孔徑較大）而透氣率和孔隙率低的原因。同樣厚度的PP雙向拉伸隔膜的縱向強(qiáng)度比單向拉伸低的主要原因，一是雙向拉伸因?yàn)榻?jīng)過(guò)二次拉伸應(yīng)力結(jié)晶，結(jié)晶度高，二是雙向拉伸的消除內(nèi)應(yīng)力的退火不如縱拉伸隔膜徹底，這與拉伸工藝和設(shè)備的特點(diǎn)有關(guān)。

具有高應(yīng)力場(chǎng)下結(jié)晶，形成具有垂直于擠出方向而又平行排列的片晶結(jié)構(gòu)的鑄片，在脆性狀態(tài)下（一般指是玻璃態(tài)≤Tg）受到拉伸應(yīng)力而達(dá)到一定拉伸應(yīng)力之上時(shí)，則在垂直于拉應(yīng)力方向的平面中顯現(xiàn)混濁的不透明細(xì)小條紋或細(xì)的裂縫網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)今認(rèn)為裂紋的形成是玻璃態(tài)聚合物（或在聚合物中的玻璃態(tài)區(qū)域）所特有的類似剪切延伸的一種塑性形變模式。PP材料一般拉伸的速率為15m m／min，由于速度很慢使材料在拉伸過(guò)程中發(fā)生取向和再結(jié)晶，以致斷裂強(qiáng)度超過(guò)了屈服極限，使透明的片材變成混濁的不透明細(xì)小條紋或細(xì)的裂縫網(wǎng)絡(luò)。然后經(jīng)過(guò)多次再拉伸形成我們所需要的微孔尺寸，當(dāng)然為了滿足隔膜性能還要進(jìn)行熱定型處理、分切等工序。

圖6 PP單向拉伸隔膜的電鏡照片

（2）雙向拉伸PP隔膜裂紋產(chǎn)生的原理及特點(diǎn)

添加成核劑共擠出制成含固體添加物的膜，固體添加物以亞微米級(jí)粒徑均勻分布在聚合物相中，由于拉伸時(shí)應(yīng)力集中出現(xiàn)相分離而形成微孔膜，是一種聚丙烯微孔膜的制法，雙軸拉伸含大量β晶型的聚丙烯膜，然后熱固定即得，其孔徑為0．05～0．1μm，孔隙率為30%～40%，膜在MD，TD方向的強(qiáng)度不一致，縱向MD方向約130－140 MPa，橫向TD約約30－40 MPa。由于β晶型的聚丙烯形態(tài)是由捆束狀生長(zhǎng)的片晶組成，球晶的致密度較低，因此晶片束之間的非晶區(qū)很容易被拉開(kāi)而形成微銀紋或微孔。添加成核劑后β晶型，結(jié)構(gòu)變得松散，拉伸時(shí)很容易成孔。然而拉伸成孔后裂紋尖角效應(yīng)也比較明顯，可以從圖7的照片中看出．

圖7 雙向拉伸PP隔膜電鏡照片

四、PP拉伸隔膜裂紋擴(kuò)展的原因

如果裂紋的擴(kuò)展方向與拉伸分子取向的方向一致，裂紋就不易擴(kuò)展，如果存在一個(gè)與裂紋垂直的拉力，就可以使裂紋迅速擴(kuò)展開(kāi)裂，使現(xiàn)存的微孔擴(kuò)大，甚至直到電池短路，一般這種拉力主要是隔膜內(nèi)部的拉伸后沒(méi)有徹底消除的應(yīng)力造成的。我們把隔膜裝配在電池中一般并不會(huì)使隔膜受到張開(kāi)型形式的擴(kuò)展開(kāi)裂，。而滑開(kāi)型開(kāi)裂的形式主要是在PP隔膜使用過(guò)程中由于溫度上升不均而產(chǎn)生的收縮率不同引起的開(kāi)裂，在電池中隔膜的主要裂紋開(kāi)裂形式為撕開(kāi)型，而且裂紋的方向也主要以橫向裂紋為主，因?yàn)闊o(wú)論是單向拉伸隔膜還是雙向拉伸隔膜，它們都是縱向拉伸開(kāi)始造成微裂紋，然后再?gòu)目v向或橫向進(jìn)行拉伸擴(kuò)大微孔尺寸。

⑴單向拉伸PP隔膜的裂紋擴(kuò)展的原因

①因?yàn)槔毂忍笠资沽鸭y擴(kuò)展

開(kāi)始產(chǎn)生裂紋的力是MD方向，所以裂紋的方向與力的方向垂直即為TD橫向。由于在拉伸過(guò)程中，拉伸的非結(jié)晶區(qū)，取得了分子取向（如單向拉伸PP隔膜照片中的方向一致的細(xì)筋，就是經(jīng)過(guò)拉伸取向后的結(jié)果。由于高分子的取向，增加了縱向的細(xì)筋的拉伸強(qiáng)度，這些細(xì)筋的強(qiáng)度的提高，有效地防止了橫向裂紋的擴(kuò)展，但如果PP拉伸隔膜的拉伸比大，雖然分子的取向率高了，但也把孔的粗筋距離也拉大了，承擔(dān)縱向負(fù)荷的細(xì)筋也細(xì)了，所以先反映的是隔膜強(qiáng)度降低，給電池組裝帶來(lái)大的困難，隨著就是穿刺強(qiáng)度下降，會(huì)給電池的安全性帶來(lái)危害．所以單向拉伸PP隔膜的拉伸比不能太大，因?yàn)橹挥锌v向拉伸，才能使孔徑增大，因此孔隙率也無(wú)法提高。（一般單向拉伸PP隔膜的孔隙率在35—40%）

②因?yàn)槔鞙囟鹊鸵资沽鸭y擴(kuò)展

PP隔膜在拉伸過(guò)程中的溫度設(shè)定對(duì)拉伸方向上的強(qiáng)度影響是很大的，由于PP隔膜的單向拉伸，為了確保隔膜的厚度偏差，需要經(jīng)過(guò)多次的拉伸，而每次拉伸后，被拉伸的膜結(jié)晶度都有一定的提高，而且還存在一定的拉伸內(nèi)應(yīng)力，如果內(nèi)應(yīng)力消除不好，在下次拉伸中就有可能使裂紋尖端擴(kuò)展。

在同樣拉伸比的情況下，如果拉伸溫度選擇的較低，就會(huì)產(chǎn)生冷拉伸，就如同單向拉伸PP片膜的冷拉伸一樣，會(huì)在拉伸取向細(xì)筋上，產(chǎn)生拉伸裂紋，而在細(xì)筋上還有裂紋，可想而知，強(qiáng)度會(huì)大幅度下降，所以在一定的拉伸比下，對(duì)應(yīng)的有個(gè)最佳的溫度參數(shù)，需要我們不斷的總結(jié)適應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備的工藝參數(shù)。

③PP隔膜退火不完全使裂紋擴(kuò)展

PP拉伸隔膜在拉伸成孔后，必須進(jìn)行退火處理（也叫熱定型處理）．單向拉伸的退火主要靠定型輥的溫度對(duì)隔膜退火處理，這樣的退火因?yàn)楦裟ぶ苯优c熱輥接觸，熱傳導(dǎo)快，輥?zhàn)訋У臒崃扛?，所以退火，消除?nèi)應(yīng)力較徹底，由于裂紋端尖的應(yīng)力消除較徹底，所以裂紋的尖角撕裂效應(yīng)有所降低。

⑵雙向拉伸PP隔膜的裂紋擴(kuò)展原因

①因?yàn)榭紫堵侍咭资沽鸭y擴(kuò)展．

雙向拉伸PP隔膜的微孔，呈現(xiàn)多層次重疊的微孔，因?yàn)棣鲁珊藙┦欠稚⒃赑P樹(shù)脂中，所以在拉伸應(yīng)力下，從隔膜內(nèi)到外的β晶體與非結(jié)晶的樹(shù)脂界面都有裂紋產(chǎn)生，形成重疊微孔，同時(shí)因?yàn)樵诳v向拉伸后又進(jìn)行了橫向拉伸，所以拉伸所產(chǎn)生的裂紋的方向不是一致的，這就增加了裂紋的擴(kuò)展幾率，所以孔隙率越高，這種微孔間的拉伸細(xì)筋越細(xì)，越容易引起裂紋的擴(kuò)展。

②因?yàn)槔鞙囟鹊鸵资沽鸭y擴(kuò)展

PP雙向拉伸隔膜的拉伸分為兩次拉伸或同步拉伸，在兩步拉伸工藝中MD拉伸過(guò)程中的溫度設(shè)定對(duì)MD方向上的強(qiáng)度影響是很大的，在同樣拉伸比的情況下，如果拉伸溫度選擇的較低，就會(huì)產(chǎn)生冷拉伸，就如同單向拉伸PP片膜的冷拉伸一樣，會(huì)在拉伸的粗筋上產(chǎn)生拉伸裂紋，而在細(xì)筋上還有裂紋，可想而知，強(qiáng)度會(huì)大幅度下降，促進(jìn)了橫向裂紋的尖端擴(kuò)展，所以在一定的拉伸比下，對(duì)應(yīng)的有個(gè)最佳的溫度參數(shù)，需要我們不斷的總結(jié)適應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備的工藝參數(shù)。

一般的兩步拉伸PP隔膜在MD拉伸中是單點(diǎn)拉伸，預(yù)熱溫度一般80－－130℃，拉伸溫度在100－－126℃預(yù)熱溫度要與拉伸速率匹配，否則就會(huì)產(chǎn)生冷拉伸如上所述，使拉伸裂紋的尖端擴(kuò)展的幾率增加，如果溫度高使孔隙率下降，無(wú)法滿足電池的要求。

PP雙向拉伸隔膜的橫向拉伸，主要起到擴(kuò)孔的作用，TD的拉伸溫度確定要比MD的拉伸溫度提高5－－10℃。原因是片材經(jīng)過(guò)MD拉伸后結(jié)晶度增加，達(dá)到可拉伸的高彈態(tài)需要的熱量有所增加，所以在風(fēng)量不變的情況下，只有提高TD拉伸溫度，比MD拉伸溫度高5－－10℃．橫向拉伸能使經(jīng)過(guò)MD拉伸出的裂紋橫向拉長(zhǎng)，PP隔膜中的粗筋高分子聚合物得到取向，強(qiáng)度有所增加，同時(shí)也擴(kuò)展了裂紋的長(zhǎng)度，增加了裂紋擴(kuò)展的可能性，如果橫向拉伸溫度選擇的較低，更增加了裂紋擴(kuò)展的可能性。

③β添加劑含量太多使裂紋擴(kuò)展

雙向拉伸PP隔膜的成孔原理決定了，必須在PP原料中加入一定量的β成核劑，在此也稱為成孔劑，如果在原料中加入過(guò)量的β成核劑，就會(huì)增加在熔體鑄片中的β晶體，也就降低了鑄片中的非結(jié)晶區(qū)含量，就會(huì)影響鑄片的拉伸性能，降低了隔膜的韌性和強(qiáng)度。當(dāng)然由于拉伸點(diǎn)的增多。拉伸形成的裂紋也增加很多．一般雙向拉伸PP隔膜的橫向強(qiáng)度比單向拉伸PP隔膜的強(qiáng)度高，所以單獨(dú)考慮強(qiáng)度對(duì)隔膜裂紋擴(kuò)展的影響，雙向拉伸PP隔膜比單向拉伸的PP隔膜從理論上講，裂紋的非擴(kuò)展性能好些。

④PP隔膜結(jié)晶度太高使裂紋擴(kuò)展

PP雙向拉伸隔膜在β添加劑加入適當(dāng)時(shí)，成孔后熱定型的溫度選擇的高，由于拉伸的應(yīng)力和溫度的作用，會(huì)使隔膜的結(jié)晶度提高，隔膜中的非結(jié)晶區(qū)域大幅減少，結(jié)晶度的提高可以降低隔膜的收縮率，但也使得隔膜的斷裂伸長(zhǎng)率下降，穿刺強(qiáng)度明顯降低，嚴(yán)重影響隔膜在裝配過(guò)程中的彎曲和耐微顆粒的穿刺的性能。一般高結(jié)晶度的PP隔膜挺度好，性脆不易變形，如果為了適應(yīng)電芯的形狀要求，強(qiáng)制變形，由于結(jié)晶度高，非晶區(qū)域很小就促進(jìn)了拉伸裂紋尖端的擴(kuò)展，影響電池的耐沖擊性能，所以不適合變形大的電池芯的制作。這也是為什么有些電池廠對(duì)PP拉伸隔膜在使用前必須進(jìn)行再一次退火工序的原因，特別是高結(jié)晶度的PP拉伸隔膜更要進(jìn)行退火處理，否則會(huì)使短路率更高。

五、PP隔膜裂紋擴(kuò)展的條件

圖8，拉伸平面圖

圖9，拉伸，變形，載荷的關(guān)系

PP隔膜裂紋擴(kuò)展所釋放的能量，足以提供裂紋擴(kuò)展所需要的全部能量，裂紋就將擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，如果這個(gè)條件不滿足，則必須提高應(yīng)力，在圖9中所表示的三角形ODE區(qū)域，是裂紋擴(kuò)展可以利用的能量。一般把單位力所產(chǎn)生的彈性能G稱為裂紋驅(qū)動(dòng)力

所以裂紋擴(kuò)展的條件：

u—為彈性能；W—為裂紋擴(kuò)展所需要的能量；E—為隔膜的楊式模量；δ—為垂直于裂紋的擴(kuò)展力。

這就是為什么PP拉伸隔膜孔隙率不能太高和透氣率不能太高的原因，孔隙率高說(shuō)明微孔的端尖紋多，裂紋尖端的彈性能量減少，增加了在隔膜載荷時(shí)的裂紋開(kāi)裂幾率。透氣率太高說(shuō)明較大的裂紋a增加，較大裂紋的增加也增加了裂紋開(kāi)裂失穩(wěn)的可能，這也是為什么孔隙率高和透氣率高的PP拉伸隔膜裝配電池后，短路率高的原因。

六、PP拉伸隔膜防止裂紋擴(kuò)展的方法

⑴采用多層復(fù)合式的PP電池隔膜

為了解決PP拉伸隔膜成孔后的裂紋尖角擴(kuò)展效應(yīng)，很多隔膜廠商也想盡一切辦法，如PP拉伸隔膜的兩層以上的復(fù)合，PP／PE／PP三層微孔膜的復(fù)合，其主要原因是為了解決PP拉伸隔膜的成孔后的裂紋尖角擴(kuò)展效應(yīng)，原理就是多層隔膜復(fù)合后，它們的裂紋的方向無(wú)重疊性，所以就減少了裂紋在同一部位的同時(shí)開(kāi)裂，降低了電池的短路率，所以有些電池廠習(xí)慣采用復(fù)合隔膜制作鋰離子電池。

⑵改進(jìn)PP隔膜的拉伸工藝

①對(duì)原料進(jìn)行納米材料改性，可以采用添加相容性的納米材料，利用納米材料的比表面積大，增加樹(shù)脂薄膜的強(qiáng)度的辦法，使隔膜的負(fù)荷施加在低結(jié)晶度，隔膜較粗的筋上，阻止裂紋的擴(kuò)展。

②采用共混的方法，加入少量的PE，雖然PP與PE在熱力學(xué)上是不相容的，但在共混后的鑄片能使拉伸的裂紋彈性能的能量增加，有效地阻止裂紋的擴(kuò)展。

③選擇好適當(dāng)?shù)睦鞙囟?，不同的溫度?duì)裂紋端角的R影響很大，R角越大應(yīng)力消除的越徹底，拉伸溫度高些R角就大些，隔膜的拉伸強(qiáng)度和穿刺強(qiáng)度就高些，所以要掌握拉伸溫度與拉伸倍數(shù)的協(xié)調(diào)。裂紋的端尖角的大小，可以根據(jù)穿刺強(qiáng)度來(lái)初步判定，穿刺強(qiáng)度越高，說(shuō)明裂紋的端尖角R越大，這也是為什么PE濕法隔膜的穿刺強(qiáng)度高的原因（因濕法PE隔膜是先成孔后拉伸，而且成的孔是采用萃取的方法，所以孔的形狀都是圓的，圓形孔的拉伸在拉伸比不大的情況下不會(huì)產(chǎn)生裂紋，所以就沒(méi)有裂紋擴(kuò)展的問(wèn)題．）

④PP拉伸隔膜拉伸成孔后的退火，可以使裂紋的端角R增加，消除應(yīng)力的集中，可以阻止裂紋的擴(kuò)展，在雙拉伸中主要在熱定型過(guò)程中消除內(nèi)應(yīng)力，但對(duì)裂紋的端角R的影響很小，因?yàn)樵跓岫ㄐ蛥^(qū)域隔膜仍然是有負(fù)荷的，另外空氣的傳熱的熱量也很難達(dá)到使端角R的變化，所以一般最好雙向拉伸隔膜在使用前進(jìn)行退火處理，這樣能減少因?yàn)榱鸭y的尖角擴(kuò)展引起的短路。

Domino effect of the sharp-angle in thedry technical to produce Separate film

chao gui fu
（Jing hong new material technology co．LTD）

This article to introduce what is the crack，parameter of the crack and crack to extend．The crack of the dry technical to produce Separate film，how give birth to come，and how to reduce effect of the PP separate film．

domino effect break rupture of brittleness break rupture of tenacity