鋰電池隔膜技術(shù)難點與鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝分析
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-30 09:52
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鋰電池核心材料包括四部分：正極、負極、電解液、隔膜。目前，國內(nèi)正負極、電解液技術(shù)成熟，基本滿足國內(nèi)市場的需求，實現(xiàn)高質(zhì)量國產(chǎn)化，唯獨隔膜制造還較為依賴進口，國產(chǎn)供給呈現(xiàn)低端化現(xiàn)象，由于隔膜生產(chǎn)技術(shù)壁壘較高，準入門檻也較高，搶占隔膜市場份額、占據(jù)市場先機將成為趨勢！
隔膜在鋰電池中起著防止正、負極短路的作用，并在鋰電池充放電過程中提供鋰離子運輸通道。簡而言之，隔膜就是一層多孔的塑料薄膜。但它直接影響了電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能。在鋰電池的部件中它是技術(shù)含量最高的，占鋰電池成本的20%～30%。而目前我國80%的鋰電池隔膜依靠進口。
鋰電隔膜技術(shù)難點有哪些？
國內(nèi)許多企業(yè)都在嘗試突破國外技術(shù)壁壘，開發(fā)鋰電隔膜，但難度較大。難度主要體現(xiàn)在以下3個方面：
一是傳統(tǒng)制備隔膜工藝的相關(guān)專利基本被美國和日本的少數(shù)企業(yè)所壟斷，我國在生產(chǎn)技術(shù)方面缺乏自主知識產(chǎn)權(quán);
二是國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)鋰電隔膜的關(guān)鍵技術(shù)方面特別是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面較為欠缺，很多企業(yè)在小試時往往能夠拿出較好的樣品，但大規(guī)模生產(chǎn)時產(chǎn)品的一致性較差;
三是我國在新工藝、新方法的研究方面與國際同步，但新的工藝往往對設(shè)備和工藝過程控制要求較高，我國的精密加工設(shè)備基礎(chǔ)比較薄弱，限制了產(chǎn)業(yè)化。
盡管難度大，但是國產(chǎn)鋰電隔膜已經(jīng)開始起步?，F(xiàn)在國內(nèi)一些企業(yè)在國產(chǎn)化方面已取得了一些技術(shù)突破，如深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司、佛山市金輝高科光電材料有限公司、河南新鄉(xiāng)格瑞恩新能源材料股份有限公司等，這些公司都已生產(chǎn)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鋰電池隔膜，但目前大多是供應(yīng)中、低端市場，還需要膜技術(shù)的進一步成熟。
隔膜的高技術(shù)壁壘在整個動力鋰電池原材料中相對較高，核心技術(shù)被日本、美國等一些國家的企業(yè)壟斷，導致我國隔膜生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的隔膜質(zhì)量對比國際水平仍存在較大差距。
鋰電隔膜生產(chǎn)工藝
目前，鋰電池隔膜的生產(chǎn)方法主要有兩種：干法（熔融拉伸法）和濕法（熱致相分離法）。干法膜主要生產(chǎn)PP膜，工藝經(jīng)歷幾十年發(fā)展，較為成熟，具體分為單向拉伸和雙向拉伸，我國目前常用方法為單向拉伸。濕法為最近幾年才興起的技術(shù)，主要生產(chǎn)PE膜。
干法工藝主要是將聚烯烴樹脂熔融，擠出制成結(jié)晶性聚合物薄膜，結(jié)晶化后獲得高結(jié)晶度結(jié)構(gòu)，隨后在高溫下拉伸，將結(jié)晶結(jié)構(gòu)剝離，形成多孔薄膜。該方法設(shè)備成熟、流程相對簡單、生產(chǎn)無污染。濕法工藝主要是將液態(tài)烴或一些高沸點小分子物質(zhì)與聚烯烴樹脂混合后熔融，經(jīng)擠出、流延、雙向拉伸、萃取等工藝制備出相互貫通的微孔膜。
可以看到，鋰電濕法膜相對于干法膜而言，其工藝流程更加復雜，因此也更適用于大功率、高容量電池。補貼門檻的提高、消費者對于高續(xù)航里程電動車的需求以及對安全性能的要求又直接提高了對電池容量、功率的要求，從而為濕法膜市場帶來更多機會。
鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝復雜、技術(shù)壁壘高。隔膜生產(chǎn)工藝包括原材料配方和快速配方調(diào)整、微孔制備技術(shù)、成套設(shè)備自主設(shè)計等諸多工藝。其中，微孔制備技術(shù)是鋰電池隔膜制備工藝的核心，根據(jù)微孔成孔機理的區(qū)別可以將隔膜工藝分為干法與濕法兩種。
