鋰電池隔膜關(guān)鍵技術(shù)新

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1、鋰電池隔膜關(guān)鍵技術(shù)及重點(diǎn)企業(yè)介紹在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜通俗點(diǎn)的描述就是一層多孔的塑料薄膜，是鋰電材料中技術(shù)壁壘最高的一種高附加值材料，約占鋰電池成本的20％-30％。隔膜價(jià)格居高不下的主要原因是一些制作隔膜的關(guān)鍵技術(shù)被日本和美國(guó)所壟斷，國(guó)產(chǎn)隔膜特別是高端隔膜的指標(biāo)還未達(dá)到國(guó)外產(chǎn)品的水平。隔膜技術(shù)難點(diǎn)在于造孔的工程技術(shù)以及基體材料。其中造孔的工程

2、技術(shù)包括隔膜造孔工藝、生產(chǎn)設(shè)備以及產(chǎn)品穩(wěn)定性?；w材料包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加劑。一、造孔工程技術(shù)目前聚烯烴隔膜生產(chǎn)工藝可按照干法和濕法分為兩大類(lèi)，同時(shí)干法又可細(xì)分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。干法單向拉伸工藝是通過(guò)生產(chǎn)硬彈性纖維的方法，制備出低結(jié)晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，在高退火獲得高結(jié)晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低下進(jìn)行拉伸形成微缺陷，然后高下使缺陷拉開(kāi)，形成微孔。該工藝經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展在美國(guó)、日本已經(jīng)非常成熟，現(xiàn)在美國(guó)Celgard公司、日本UBE公司采用此種工藝生產(chǎn)單層PP、PE以及

3、三層PP/PE/PP復(fù)合膜。美國(guó)Celgard公司擁有干法單向拉伸工藝的一系列專(zhuān)利，日本UBE公司是購(gòu)買(mǎi)了Celgard的相關(guān)專(zhuān)利使用權(quán)。用這種方法生產(chǎn)的隔膜具有扁長(zhǎng)的微孔結(jié)構(gòu)，由于只進(jìn)行單向拉伸，隔膜的橫向強(qiáng)度比較差，但正是由于沒(méi)有進(jìn)行橫向拉伸，橫向幾乎沒(méi)有熱收縮。干法雙向拉伸工藝是中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所在20世紀(jì)90年代初開(kāi)發(fā)出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝（CN1062357）。通過(guò)在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改進(jìn)劑，利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異，在拉伸過(guò)程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成微孔，用于生產(chǎn)單層P

4、P膜。國(guó)內(nèi)格瑞恩新能源材料股份有限公司、桂林新時(shí)科技有限公司均與中科院合作采用干法雙向拉伸工藝。濕法又稱(chēng)相分離法或熱致相分離法，將高沸點(diǎn)的烴類(lèi)液體或低分子量的物質(zhì)與聚烯烴樹(shù)脂混合，加熱溶化混合物并把熔體鋪在薄片上，然后降發(fā)生相分離，再以縱向或雙軸向?qū)Ρ∑鋈∠蛱幚?，最后用易揮發(fā)的溶劑提取液體?？芍苽涑鱿嗷ヘ炌ǖ奈⒖啄げ牧希m用的材料廣。采用該法的具有代表性的公司有日本旭化成、東燃及美國(guó)Entek等，用濕法雙向拉伸方法生產(chǎn)的隔膜由于經(jīng)過(guò)了雙向拉伸具有較高的縱向和橫向強(qiáng)度。目前主要用于單層的PE隔膜。從理

5、論上分析，干法雙向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜經(jīng)過(guò)雙向拉伸，在縱向拉伸強(qiáng)度相差不大的情況下，橫向拉伸強(qiáng)度要明顯高于干法的單向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜。物理性能和機(jī)械性能方面干法雙向拉伸工藝生產(chǎn)的隔膜更占優(yōu)勢(shì)。然而濕法隔膜可以得到更高的孔隙率和更好的透氣性，可以滿(mǎn)足動(dòng)力電池的大電流充放的要求。但由于濕法采用聚乙烯基材，熔點(diǎn)只有140℃。所以熱穩(wěn)定性比較差。隔膜具有典型的“高技術(shù)、高資本”特點(diǎn)，而且項(xiàng)目周期很長(zhǎng)，投資風(fēng)險(xiǎn)較大，國(guó)內(nèi)企業(yè)的投資熱情并不高。國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)隔膜的企業(yè)僅有星源科技、金輝高科、格瑞恩等三家企業(yè)。其中星源

6、科技采用干、濕法兩條工藝、金輝高科采用濕法工藝、格瑞恩采用干法雙向拉伸工藝?，F(xiàn)在國(guó)產(chǎn)隔膜的市場(chǎng)主要集中在中、低端小型鋰離子電池領(lǐng)域。高端產(chǎn)品特別是動(dòng)力電池對(duì)隔膜的一致性要求極高。除了厚度、面密度、力學(xué)性能這些基本要求之外，對(duì)隔膜微孔的尺寸和分布的均一性也有很高的要求。因?yàn)槲⒖椎某叽绾头植贾苯佑绊懙礁裟さ目紫堵省⑼笟庑?、吸液率。就?guó)內(nèi)現(xiàn)有的隔膜生產(chǎn)技術(shù)，隔膜的厚度、強(qiáng)度、孔隙率不能得到整體兼顧，量產(chǎn)批次穩(wěn)定性較差。二、基體材料隔膜基體材料主要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加劑。隔膜所采用基體材料對(duì)隔膜力學(xué)性

7、能以及與電解液的浸潤(rùn)度有直接的聯(lián)系。世界前三大隔膜生產(chǎn)商日本Asahi（旭化成）、Tonen（東燃化學(xué)）、美國(guó)Celgard都有自己獨(dú)立的高分子實(shí)驗(yàn)室，并且化學(xué)背景非常深厚。國(guó)內(nèi)鋰電池廠家所采用的基體材料基本都是通過(guò)外購(gòu)，自身研發(fā)實(shí)力不強(qiáng)。據(jù)了解旭化成與Celgard已經(jīng)自己生產(chǎn)部分聚丙烯、聚乙烯材料。特別是Tonen（東燃化學(xué)）和美孚化工合作后，采用美孚化工研發(fā)的高熔點(diǎn)聚乙烯材料后，Tonen推出熔點(diǎn)高達(dá)170℃的濕法PE鋰電池隔膜。采用特殊處理的基體材料，可以極大的提高隔膜的性能，從而滿(mǎn)足鋰電池一

8、些特殊的用途。國(guó)內(nèi)外隔膜生產(chǎn)廠家情況：Celgard（美國(guó)）Celgard公司成立于1981年，注冊(cè)資本2億美金，全球共分四個(gè)事業(yè)部，電池隔膜事業(yè)部2007年全球總銷(xiāo)售金額為8.5億美金。Celgar持有干法單向拉伸制造工藝的專(zhuān)利，并且有MBI、BYD兩大客戶(hù)的支持，成為干法聚烯烴隔膜的領(lǐng)跑者。AsahiKasai（日本旭化成）日本旭化成成立于1931年，注冊(cè)資金103億日元，優(yōu)質(zhì)濕法隔膜的供應(yīng)商，半數(shù)以上產(chǎn)品供給三洋，業(yè)內(nèi)說(shuō)法為其供與三洋的隔膜和對(duì)其他