破解我國高端隔膜材料之困,需要深入規(guī)劃,合理進行產(chǎn)業(yè)布局;同時加強行業(yè)監(jiān)管,完善行業(yè)規(guī)范,從技術(shù)水平、生產(chǎn)規(guī)模、資源利用、環(huán)境保護、安全要求等方面建立行業(yè)準(zhǔn)入門檻。
當(dāng)下,全球主要經(jīng)濟體都在不斷加碼以鋰電池為主要技術(shù)路線的新能源產(chǎn)業(yè)建設(shè)。
如果把鋰電池比作是一道菜,那么完成這道菜肯定需要一些食材和配料,比如正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜材料和電池管理系統(tǒng)等。其中,隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一,其主要作用是使電池正、負(fù)極分隔開來,防止兩極接觸而短路,此外它還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。因此,隔膜材料的好壞,對電池性能有很大的影響。
隔膜材料呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢
簡單來說,鋰電池隔膜是一層薄薄的“塑料”,但又絕非普通塑料。
鋰電池隔膜必須具有電子絕緣性,保證正負(fù)極的機械隔離,還要有一定的孔徑和孔隙率,保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率,保證對鋰離子有很好的透過性。同時,隔膜材料還須具有足夠的力學(xué)性能,包括穿刺強度、拉伸強度等,且厚度需要盡可能小,并保證空間穩(wěn)定性和平整性,同時兼顧熱穩(wěn)定性和自動關(guān)斷保護性能。
干法隔膜工藝,是鋰離子電池隔膜制備過程中最常采用的辦法,但與之對應(yīng)的濕法工藝可以較好地控制孔徑大小、分布和孔隙率,所以一般用于制造高端薄膜。
“鋰電池市場化的隔膜材料,主要以具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對廉價的聚烯烴類隔膜為主。”昆明理工大學(xué)鋰離子電池及材料制備技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室李雪教授向科技日報記者介紹,隔膜材料除了聚乙烯、聚丙烯外,還有聚丙烯+陶瓷涂層、聚乙烯+陶瓷涂覆,以及基于聚丙烯、聚乙烯的雙層和三層材料等。
與此同時,一些新型隔膜材料產(chǎn)品也在不斷涌現(xiàn)并實現(xiàn)應(yīng)用,不過因量少價高,主要還是用在動力鋰電池制造領(lǐng)域。這些產(chǎn)品主要包括有涂層處理的聚酯膜、纖維素膜、聚酰亞胺膜、聚酰胺膜、氨綸或芳綸膜等,其優(yōu)點是耐高溫,且具有低溫輸出、充電循環(huán)壽命長、機械強度適中等特點。
“總體來看,鋰電池隔膜材料產(chǎn)品呈現(xiàn)出明顯的多樣化發(fā)展趨勢。”李雪說。
提升國內(nèi)隔膜企業(yè)研發(fā)能力
受益于儲能行業(yè)爆發(fā)式增長,2021年鋰電池隔膜產(chǎn)量快速增長。據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2021年全球隔膜總體產(chǎn)量76億平方米,同比增加150%,其中12月產(chǎn)量8.4億平方米,同比上漲109.3%,環(huán)比上漲10.3%。
“隔膜是鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中最具技術(shù)壁壘的關(guān)鍵內(nèi)層組件,也是四大主材中最晚實現(xiàn)國產(chǎn)化的產(chǎn)品。”全球領(lǐng)先的鋰電池隔膜行業(yè)龍頭企業(yè)、恩捷股份有限公司董事長助理龐啟智告訴記者。
“國產(chǎn)隔膜起步較晚,國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)成熟度不高,眾多企業(yè)在濕法工藝方面還普遍受制于技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備等。”李雪介紹,雖然我國隔膜材料研發(fā)制備能力已有長足進步,但一致性有待提高是國內(nèi)隔膜材料產(chǎn)業(yè)普遍存在的問題。一致性主要體現(xiàn)在不規(guī)律的缺陷、厚度、孔隙率、孔隙分布以及孔徑分布等方面。國內(nèi)干法工藝已經(jīng)比較成熟,高端濕法隔膜與國外還有差距,原材料聚乙烯和生產(chǎn)設(shè)備也依賴進口。
為此,李雪建議必須要提升國內(nèi)隔膜企業(yè)的研發(fā)能力,一方面可以鼓勵企業(yè)招募更多具有高學(xué)歷的人員加入研發(fā)團隊,另一方面可以通過產(chǎn)學(xué)研相互結(jié)合的方式來推進隔膜生產(chǎn)中關(guān)鍵問題的攻關(guān);同時,應(yīng)盡早整合國內(nèi)鋰離子電池隔膜產(chǎn)業(yè)鏈,避免企業(yè)之間的惡性競爭,保證隔膜生產(chǎn)企業(yè)的貨源,調(diào)整產(chǎn)能,避免出現(xiàn)產(chǎn)能過?;蛘卟蛔愕那闆r;對于發(fā)展勢頭良好的企業(yè)提供資金和政策支持,幫助企業(yè)進一步發(fā)展。
龐啟智則認(rèn)為,破解我國高端隔膜材料之困,需要深入規(guī)劃,合理進行產(chǎn)業(yè)布局;同時加強行業(yè)監(jiān)管,完善行業(yè)規(guī)范,從技術(shù)水平、生產(chǎn)規(guī)模、資源利用、環(huán)境保護、安全要求等方面建立行業(yè)準(zhǔn)入門檻。此外,企業(yè)也需要進一步加大研發(fā)投入,提升核心競爭力。對隔膜企業(yè)自身來說,最重要的是研發(fā)核心技術(shù)、提升工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量,建設(shè)高水平生產(chǎn)線并提高生產(chǎn)效率。
原標(biāo)題:攻克關(guān)鍵技術(shù),突破濕法工藝這層“膜”