隔膜技術阻礙鋰電發展

    鋰電世界  我國新興鋰離子電池產業在走向實用化的過程中遭遇瓶頸——作為鋰離子電池四大組件之一的國產化隔膜，迫切需要解決安全、成本、性能一致性三大問題。日前在上海舉辦的先進電池材料技術及應用研討會上，天津電源研究所教授級高工汪繼強等專家不無擔憂地指出：“在高效、低成本的鋰電池隔膜生產路線開發成功之前，企業不可急功近利，盲目投資再建工廠，造成無謂的經濟損失。當前隔膜生產的關鍵是加快開發穩定、可靠的微孔造孔工藝。”

    目前國內鋰電池隔膜市場80%的份額為國外品牌所占據，國內企業生產的產品大部分是中低檔產品，高端產品只能依靠進口。其原因是缺乏穩定可靠的規模化生產工藝。國內最大鋰電池企業之一的天津力神邁爾斯動力電池系統公司研發經理張娜告訴記者：“我們使用國產隔膜遇到的最大問題是材料批次一致性不好，質量控制好的時候和進口產品差不多，控制不好的時候質量就很差，我們不敢放心采購。”

    目前國內投資鋰電池隔膜生產線的企業已近40家，他們有的嘗試突破國外技術壁壘，自主開發鋰電池隔膜，但始終無法形成規模化生產；有的企業在對鋰電池隔膜生產工藝了解不深的情況下，投資購買了隔膜生產線，由于技術不過關，所生產產品質量低下。

    鋰電池隔膜是鋰電池中主要的內層組件，以PP、PE、PET為基材，電池的容量、循環性能和充放電流密度等關鍵性能與隔膜有著直接的關系。為了保證電池的高品質，國內鋰電池生產用膜長期從日本、美國和韓國進口。

    中科院化學所從上世紀90年代開始研發干法雙向拉伸工藝，通過在聚丙烯中加入具有成核作用的貝塔晶型改進劑，在拉伸過程中發生晶型轉變形成微孔，成功開發出單層PP膜。在國家“863”計劃支持下，我國采用該技術于2007年11月建成了年產600萬平方米的聚丙烯微孔膜生產線。之后通過引進、消化、吸收，國產鋰電池隔膜得到長足進步。深圳市星源材料科技公司等少數龍頭企業的產品可與進口膜媲美，性能指標相差無幾，而價格只有同類進口隔膜的1/3~1/2。

    對于眼下亟待解決的國產隔膜規模化和性能一致性問題，專家提出，隔膜企業未來幾年應重在研發，而不是產業化，隔膜企業需要通過產學研聯合，首先在隔膜產業化技術上取得突破，有了技術之后才能談到產業化。隔膜技術的壁壘主要在于它的造孔工藝難度大，這是一個復雜而精密的加工過程，集中體現在工程技術和基本材料上。

    據介紹，造孔的工程技術包括隔膜造孔工藝和先進的生產設備，隔膜的生產工藝對設備要求苛刻，設備加工精細度及運行控制的細微偏差往往會對產業化生產形成瓶頸；基本材料則包括聚烯烴材料和添加劑配方。專家認為，要解決這兩方面的問題，實現隔膜生產工藝的穩定、優化和提升，僅靠企業去摸索是不夠的，還需要科研機構的協助攻關。

    近日，上海市區一輛純電動公交車發生自燃，引發了社會對電池質量和性能的關注。電池材料的國產化、規模化和穩定化，成為推動我國動力電池技術進步和新能源汽車產業健康發展的關鍵。對此汪繼強提出，動力車電池當前的研發重點是新能源汽車動力電池隔膜。必須提高隔膜的耐熱性，開發生產在充放電過程中發生大面積正、負極短路后仍能保持隔膜完整性的耐高溫復合膜，同時研發聚合物電解質隔膜、纖維隔膜等新型低成本的隔膜產品。

    力神公司張娜則認為，解決國產化隔膜產品的性能一致性問題，很大程度上取決于原材料。國外知名隔膜廠家都有自己的專用料，即自己生產原料，或與原料廠家聯合開發生產隔膜專用料，國內隔膜企業可以學習這一方式。