锂离子电池隔膜生产技术进展及市场

锂离子电池隔膜生产技术进展及市场

张衡伟

沧州明珠塑料股份有限公司 061000

摘要：隔膜是锂离子电池的重要组成部分，在锂离子电池成本中所占比例较高，因此，开发成本低、性能高且安全性能好的锂离子电池隔膜，是降低锂离子电池成本、提升锂离子电池性能的重要途径之一。因此，本文就锂离子电池隔膜生产技术进展以及市场情况进行分析。

关键词：锂离子电池；隔膜生产技术；市场情况

• 锂离子电池的发展对隔膜材料提出的要求

隔膜的制造技术和工艺的发展，是影响锂离子电池性能的重要因素。对于小型锂离子电池的发展需求，我们可以从用户的角度来看待。几乎每一个笔记本电脑用户（总是拆下电池的除外）都经历过在一年多以后锂离子电池失效的苦痛（一是更换电池费用很高，1000～2000元人民币；二是获得合适的电池并不是那么方便）；我们在为自己选购轻、薄、造型独特、美观的手机时，也希望更加轻、薄的电池能够使用更多的年头、提供更长的待机时间。减小隔膜厚度、提高孔隙率、降低内阻、提高离子电导、减小隔膜收缩、调整孔径都有利于提高电池的整体性能。

对于动力锂离子电池而言，要进一步地提高性能、降低成本、保证安全才能向目前依然牢牢占据市场主导地位的铅酸电池发起挑战。虽然锂离子电池具有显而易见的优点，但较高的价格还不能完全为市场所接受。不远的将来必然是电动汽车蓬勃发展的阶段。相应地，这将为动力锂离子电池的发展带来前所未有的机遇。在新型锂离子动力电池隔膜的研发上，可以重点考虑提高高倍率放电的性能；着重考虑降低隔膜的成本。当然，为动力电池提供更好的安全保证是所有锂电材料发展目标中最为重要的内容。

• 锂离子电池隔膜生产技术

• PP膜（干法工艺）

干法工艺按拉伸方向不同，可分为单向拉伸和双向拉伸。干法单向拉伸工艺是通过硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向PE或PP隔膜，再高温退火，获得高结晶度的取向薄膜。这种薄膜先在低温下拉伸，形成银纹等缺陷，然后在高温下使缺陷拉开，形成微孔。干法双向拉伸工艺通过在PP中加入具有成核作用的β晶型改进剂，利用PP不同相态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变，形成微孔。与干法单向拉伸隔膜相比，横向强度有所提高，但孔径及孔隙率较难控制。

干法拉伸工艺较简单，且无污染，是锂离子电池隔膜制备的常用方法，但生产的微多孔膜孔径及孔隙率较难控制，微多孔膜横向易开裂，批量生产的电池内部微短路概率相对较高，安全性能和可靠性不高。PP膜表面疏水性导致电解液不能在隔膜表面充分浸润，从而增大电池的内阻，影响循环性能和充放电效率。

• PE膜（湿法工艺）

湿法工艺又称相分离法或热致相分离法，其原理是以高沸点小分子为致孔剂加入聚烯烃，加热熔融成均匀体系，再降温发生相分离，拉伸后用有机溶剂萃取出小分子，得到相互贯通的微孔膜材料。制备过程中，可在溶剂萃取前进行单向或双向拉伸，萃取后进行定型处理并收卷成膜，也可以在萃取后进行拉伸。萃取后进行拉伸制备的薄膜孔径更大，孔径分布更好。

湿法工艺的特点是：成本高，投资大，设备精度高，生产周期长，能耗较大，容易造成环境污染；可较好地控制孔径、孔径分布和孔隙率，一般用于制造高端薄膜；与干法拉伸工艺相比，所制薄膜具有更高的孔隙率和更好的透气性，微孔尺寸及分布均匀，适于生产较薄的单层膜和大功率电池隔膜；但由于湿法工艺多用于生产单层PE薄膜，薄膜的熔点在130℃左右，耐高温性能差，闭孔温度较低，熔融温度也较低。

2.3静电纺丝工艺

静电纺丝法可以制得均一、孔径小、高比表面积、高孔隙率的纤维以及纤维毡状材料，纤维直径在几十到几千纳米，纤维的直径影响隔膜孔径。静电纺丝技术是将聚合物与陶瓷材料混合均匀制成浆液，再用静电纺丝设备制备成陶瓷隔膜，陶瓷颗粒嵌在纤维中，可显著提高隔膜的热稳定性、电解液润湿性等。

2.4湿法抄造工艺

湿法抄造是制造隔膜类材料常用的方法。将短细的纤维与粘结剂混合分散于浆料中，用转移涂布将浆料涂布于载体上，最后经过脱水/溶剂、干燥、收卷得到隔膜。

2.5熔喷纺丝工艺

熔喷法工艺是直接将树脂纺丝成网，生产超细纤维非织造布的方法，具有优异的抗渗透性和过滤性能。熔喷纺丝工艺具有技术成熟、安全性好、成本较低等优点，采用熔喷法制备聚酯类或聚酰胺类非织造隔膜具有优异的稳定性。

• 锂离子电池隔膜的市场情况

3.1国际市场

锂离子电池由日本索尼公司在20世纪90年代率先实现商业化，目前已经成为各国政府优先支持和重点发展的新能源产业，锂离子电池隔膜作为最关键的上游组件，与锂离子电池行业形成了同步创新和相互促进的发展道路。商用至今最大的需求市场一直为数码类锂离子电池，随着全球新能源产业的快速发展，动力类锂离子电池应运而生，并将成为未来发展的重要应用领域。

3.2国内市场

我国锂离子电池行业得到快速发展，已经成为锂离子电池生产大国，但由于隔膜行业技术门槛高，国内起步较晚，高端市场仍被外国厂商垄断，大部分锂电隔膜厂商处于发展中，集中在数码类低端隔膜市场。近年来通过技术追赶，干法单向拉伸工艺、干法双向拉伸工艺和湿法工艺三大隔膜制造技术已经趋于成熟。以纳米纤维膜为代表的新型隔膜，很有希望成为我国具有独立知识产权的新一代产品。它的产业化进程也需要地方政府、国家和业内有识之士的大力支持和推动。

3.3市场前景

电池技术的发展促进了应用领域的扩大，而应用领域的扩大又要求锂离子电池具有更高的性能、更高的安全性。目前在全球范围内，电动车的研究成为热点，各国政府都纷纷出台支持政策，支持新能源汽车的发展。各国政府在新能源汽车方面的强力支持将促进锂离子电池在此领域的应用量上升，并为新能源汽车的普及作出贡献。与此同时，动力锂电池隔膜生产将随着新能源汽车的普及得到大力发展，市场空间将进一步扩大，并带动产能迅速跃升，但基于电动汽车逐步取代传统燃油汽车趋势的判断，电池隔膜等材料产业价格下行逐渐趋于平滑，趋势相对稳定。

锂离子电池技术和市场的上升速度是史无前例的，其应用领域的拓展速度超过了以往任何一种化学电池；从应用领域看，NBPC和动力车的需求量上升将给锂离子电池提供快速增加的市场空间，而锂离子电池对Ni/MH、Ni/Cd、铅酸电池应用领域的快速蚕食，也有助于锂离子电池生产能力的释放。无论是锂电技术还是市场，相信未来20年还会创造奇迹，并有可能超过我们的预期。

结 语：

近几年，我国中低端隔膜产能过剩，市场竞争激烈，而国外生产企业的扩张及产品价格降低，中低端隔膜的市场竞争将更加激烈；高端隔膜市场由于生产技术的限制，供应稳定，市场竞争相对较小，利润空间较大，特别在新补贴政策按电池质量分层补贴后，对高端隔膜的需求将较快增长。从行业和政策走势看，高端化是隔膜企业规避恶性竞争的唯一出路。

参考文献：

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