中國鋰電池隔膜技術謀求破壁

鋰電世界  “隔膜是鋰電產(chǎn)業(yè)鏈技術門檻最高的環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)顯示，高端電池隔膜技術仍掌握在日、美、韓等極少數(shù)國家企業(yè)手里。”日前，天津電源研究所教授級高級工程師汪繼強等業(yè)內(nèi)專家指出，雖然國內(nèi)鋰電池隔膜產(chǎn)能增長迅速，但高端隔膜技術尚有待突破。隔膜材料仍是我國鋰電池產(chǎn)業(yè)的短板，采用創(chuàng)新技術推動高端隔膜國產(chǎn)化是首要任務。

賽迪顧問數(shù)據(jù)顯示，2012年全球鋰電池行業(yè)仍實現(xiàn)高速增長，全球市場規(guī)模達到207億美元，增長35.29%；中國市場產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到556.8億元，增長40.11%；2012年全球鋰電池隔膜產(chǎn)量達到6.54億平方米，比2011年增長34.3%；2102年全球鋰電池隔膜產(chǎn)值達到15.97億美元，比2011年增長27.2%。然而，臺灣拓??產(chǎn)業(yè)研究所研究員成靜發(fā)現(xiàn)，目前我國隔膜市場超過70%的份額被國外品牌所占據(jù)，特別是高端產(chǎn)品只能依賴進口。

“目前國際市場上的主流鋰離子電池隔膜產(chǎn)品有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）以及PE和PP復合膜。”成靜介紹，其中單層PE膜生產(chǎn)成本較高，多為高端鋰電池隔膜產(chǎn)品，產(chǎn)品厚度也多在16微米以下，主要供應商為日本旭化成、東燃化學、住友商事及美國Entek；三層PP/PE/PP復合膜強度較高，產(chǎn)品面向中高端市場，主要供應商為美國 Celgard和日本UBE（宇部興產(chǎn)）。

而對于國產(chǎn)隔膜的技術軟肋，業(yè)內(nèi)人士毫不諱言：“我個人傾向于國外隔膜，雖然價格貴，比國產(chǎn)的貴2～3倍，但品質(zhì)能夠得到保證，也能與整車廠保持長久的合作關系。”遼寧朝陽立塬新能源有限公司副總經(jīng)理李薦告訴記者，盡管目前純電動汽車價格比較貴，但是與駕乘者的安全相比，多花這些錢也是值得的。

李薦表示，電池的好壞，主要體現(xiàn)在隔膜中孔徑收縮發(fā)熱點控制方面。好的隔膜一般達到160攝氏度左右孔徑才會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，而國產(chǎn)隔膜一般在130攝氏度就會出現(xiàn)收縮，這就造成了電池在使用國產(chǎn)隔膜的情況下容易發(fā)熱，極易造成溫度過高，甚至會引起爆炸。

對此，比亞迪新能源股份有限公司一位技術專家也曾經(jīng)對媒體表示，高端產(chǎn)品特別是動力電池對隔膜的一致性要求極高。除了厚度、面密度、力學性能這些基本要求之外，對隔膜微孔的尺寸和分布的均一性也有很高的要求。目前國產(chǎn)隔膜還存在厚度過厚、邊角參差不齊、表面晶點過多等現(xiàn)象，嚴重影響到電池容量、續(xù)航能力及批量生產(chǎn)。據(jù)了解，目前比亞迪在E6、F3DM等產(chǎn)品上均使用進口的Celgard等隔膜，而在傳統(tǒng)的電網(wǎng)儲能方面所用電池則選用國產(chǎn)品牌。上述人士認為，目前國內(nèi)隔膜產(chǎn)品的品質(zhì)只能與國際品牌的2004年質(zhì)量水平相持平。

針對目前社會關注的鋰電池安全問題，汪繼強強調(diào)，要通過技術手段解決鋰電池的安全問題。“近期發(fā)生的一系列鋰電池電動車著火事故表明，安全問題已在威脅著電動車鋰電池的實用化進程，而隔膜與電池安全有著重要關系。進一步提高隔膜熱穩(wěn)定性是隔膜技術的發(fā)展方向，已有許多相應的技術途徑，如采用隔膜表面的耐熱或阻熱涂層、應用新型隔膜材料等，目前國內(nèi)隔膜的研發(fā)單位和企業(yè)正朝著這個方向努力。”據(jù)悉，深圳比克電池公司通過在凝膠聚合物電池隔膜上涂布聚偏二氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP），使其具有更高的高溫存儲性能和安全性能；佛山市金輝高科公司則在隔膜表面涂布耐熱材料；也有企業(yè)嘗試通過涂布陶瓷材料等提高隔膜的耐高溫性能，這些創(chuàng)新技術都顯示出了很好的應用前景。另外，中科院理化所在完成了靜電紡絲法制備納米纖維鋰離子電池隔膜的研究后，目前正在試制高性能隔膜樣品，預計今年下半年啟動二期300萬平方米/年的生產(chǎn)線。

江蘇捷力新能源材料有限公司董事長彭立群分析，目前我國隔膜生產(chǎn)主要引進的是干法工藝技術，這個技術主要的問題是產(chǎn)品成品率低，只有40%左右。由于成品率低，加上使用的原料為聚丙乙烯材料，這就使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差。

據(jù)統(tǒng)計，在鋰電池成本構成中，材料成本高達60%左右，其中，國外進口隔膜在電池總材料成本中占20%左右。若采用國產(chǎn)隔膜，這一數(shù)字可立即降至12%左右，因此高端隔膜國產(chǎn)化的意義重大。多位業(yè)內(nèi)專家認為，隔膜技術的發(fā)展趨勢是：主流是性價比優(yōu)先，高端是性能和安全優(yōu)先。在隔膜技術上，未來幾年將出現(xiàn)優(yōu)勝劣汰的局面，工藝路線的成本控制將成為未來隔膜產(chǎn)品競爭力的一個重點。動力電池領域，復合隔膜仍然是近階段較好的技術解決方案。

“從鋰電發(fā)展的整體來看，我們是個代工產(chǎn)業(yè)階段，沒有自己的核心技術。從核心技術到設備制造再到技術工人匱乏，我們國家要想在一個產(chǎn)業(yè)鏈條中整體超越，必須耐下心來認真學習，在研發(fā)上補足短板。”鋰電世界一位資深人士指出。