鋰電隔膜材料作用,隔膜產(chǎn)業(yè)競爭力弱的原因

來源：存能電氣  日期：2019-06-25 10:48  瀏覽量：次

　　鋰電隔膜材料作用，隔膜產(chǎn)業(yè)競爭力弱的原因。在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件材料一。隔膜采用塑料膜制成，可隔離電池正負(fù)極，以防止出現(xiàn)短路；還可以在電池過熱時(shí)，通過閉孔功能來阻隔電池中的電流傳導(dǎo)。時(shí)至今日，商品化的鋰離子電池隔膜仍然是聚烯烴微孔膜。

　　鋰電隔膜材料作用

　　鋰電池隔膜因具有良好的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和高溫自閉性能，故而可以從隔離電池正負(fù)極、允許鋰離子通過、防止高溫引起的電池爆炸等方面提高鋰離子電池的綜合性能，從而使得鋰離子電池在能量密度、循環(huán)壽命、環(huán)保性及安全性等方面比傳統(tǒng)的鉛酸、鎳鎘電池更具優(yōu)勢(shì)，也使得鋰離子電池能夠替代傳統(tǒng)的鉛酸、鎳鎘電池。

　　鋰電池廣泛應(yīng)用于新能源汽車、儲(chǔ)能電站、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具、航天航空、醫(yī)療及數(shù)碼類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。也因此，鋰電隔膜成為鋰離子電池生產(chǎn)的關(guān)鍵材料之一，乃至其產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分。隔膜的生產(chǎn)工藝具有較高的技術(shù)壁壘，其成本約占鋰離子電池成本的10%-20%，毛利率可達(dá)50%-60%，是四大主要材料中毛利率最高的產(chǎn)品，因此，鋰電池隔膜也被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中最具投資價(jià)值的行業(yè)之一。

　　鋰電池隔膜的的離子傳導(dǎo)能力直接關(guān)系到電池的整體性能，其隔離正負(fù)極的作用使電池在過度充電或者溫度升高的情況下能限制電流的升高，防止電池短路引起爆炸，具有微孔自閉保護(hù)作用，對(duì)電池使用者和設(shè)備起到安全保護(hù)的作用。

　　鋰電池隔膜成本占電池成本的1/3左右。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)性能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。目前60%～70%的隔膜市場主要采用濕法雙向拉伸工藝，因?yàn)闈穹p向拉伸縱向橫向更加均勻平衡。而且濕法主要用于高端隔膜，干法用于中低端產(chǎn)品。

　　鋰電池隔膜的組成材料有哪些?

　　根據(jù)不同的物理、化學(xué)特性，鋰電池隔膜材料可以分為：織造膜、非織造膜(無紡布)、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對(duì)廉價(jià)的特點(diǎn)，因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴微孔膜在鋰電池研究開發(fā)初期便被用作鋰電池隔膜。

　　盡管近年來有研究用其他材料制備鋰電池隔膜，如采用相轉(zhuǎn)化法以聚偏氟乙烯(PVDF)為本體聚合物制備鋰電池隔膜，研究纖維素復(fù)合膜作為鋰電池隔膜材料等。不過市場上的隔膜材料主要是以聚乙烯、聚丙烯為主的聚烯烴類隔膜，其中聚乙烯產(chǎn)品主要由濕法工藝制得，聚丙烯產(chǎn)品主要由干法工藝制得。

　　鋰電池隔膜產(chǎn)業(yè)競爭力弱的原因

　　一、我國鋰電池隔膜產(chǎn)業(yè)起步較晚

　　隔膜產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備不足。目前，鋰電隔膜制備工藝主要有干法單向拉伸、干法雙向拉伸和濕法工藝等3種;干法單向拉伸技術(shù)工藝及相關(guān)專利主要掌握在美國Celgard公司、日本宇部等公司手里;而濕法工藝技術(shù)及相關(guān)專利則主要掌握在日本旭化成等企業(yè)手中;雖然，星源材質(zhì)2008年自主研發(fā)成功干法單向拉伸技術(shù)并取得了相應(yīng)的專利技術(shù)，中國科學(xué)院化學(xué)所研究自主開發(fā)法雙向拉伸技術(shù)，但是技術(shù)的成熟度及相關(guān)專利數(shù)與國外相比還有一定的差距。

　　二、技術(shù)壁壘高

　　要滿足鋰電池的高工作電壓、小體積、大能量密度、高放電功率等要求，隔膜材料就必須具備優(yōu)良的與高電化學(xué)活性正負(fù)極材料的相容性、微觀孔隙結(jié)構(gòu)與孔徑分布的一致性、合適的厚度、離子透過率、孔徑和孔隙率以及足夠的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和力學(xué)穩(wěn)定性等安全性能，這就需要具有高標(biāo)準(zhǔn)的隔膜產(chǎn)品原材料配方設(shè)計(jì)、微孔制備技術(shù)以及成套設(shè)備設(shè)計(jì)等能力。

　　目前，國產(chǎn)隔膜在上述原料配方、微孔制備工藝和成套設(shè)備設(shè)計(jì)等能力上與國外比還存在明顯差距。關(guān)鍵技術(shù)的缺失和裝備水平的不足導(dǎo)致國產(chǎn)隔膜在一致性和穩(wěn)定性等方面相對(duì)較差，這也一定程度上影響了鋰離子電池的性能。

　　三、人才問題

　　高品質(zhì)鋰電池隔膜的研發(fā)、生產(chǎn)及制造技術(shù)涉及高分子材料學(xué)、材料加工、納米技術(shù)、電化學(xué)、表面和界面學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化控制技術(shù)、成套設(shè)備設(shè)計(jì)等多個(gè)學(xué)科，也需要上述多領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的協(xié)同合作，而我國相關(guān)人才培養(yǎng)及儲(chǔ)備還有很大的欠缺。

　　四、產(chǎn)業(yè)集中度低

　　目前，雖然我國已經(jīng)形成了具有一定規(guī)模和技術(shù)水平的鋰電隔膜生產(chǎn)行業(yè);但是，我國鋰離子電池隔膜生產(chǎn)企業(yè)整體上規(guī)模較小、技術(shù)水平較低、市場占有率較低，這與日本旭化成、美國Celgard公司、東燃化學(xué)、韓國SKI、日本宇部等占據(jù)過半國際市場份額的國際巨頭差距明顯。當(dāng)然，經(jīng)過多年發(fā)展，我國鋰電池隔膜行業(yè)也涌現(xiàn)出了不少優(yōu)秀企業(yè)如星源材質(zhì)等，其具備自主技術(shù)，市場占有率也逐年上升，企業(yè)競爭力也逐年增強(qiáng)。

　　以上就是鋰電隔膜材料的介紹，毛利率高、增長速度快，鋰電池隔膜的市場前景也就一片光明。我國鋰電池隔膜行業(yè)處于高速發(fā)展的階段，濕法隔膜逐漸成為主流的技術(shù)路線。我國各類鋰電池隔膜生產(chǎn)企業(yè)通過多年的引進(jìn)、消化、吸收、學(xué)習(xí)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，逐步形成了自己的制膜技術(shù)體系，也造就了一批機(jī)電設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工達(dá)到接近國際先進(jìn)水平的企業(yè)。