鋰電池核心隔膜技術為何仍依賴進口
2021-10-18 14:51:58
眾所周知,我們是新能源大國,鋰電池不管是的生產和消費毫無疑問都是大國。但是鮮為人知的是鋰電池中的一項核心技術隔膜技術仍依賴進口。雖然現在中國已基本形成了從礦產資源、電池材料及配件到鋰離子電池及終端應用產品的完整產業鏈。但我們的核心技術隔膜技術仍有被卡脖子的風險。
一、鋰電池市場背景
近年來,我國鋰離子電池市場保持了快速增長。中國鋰離子電池市場規模從2011年的277億元增加到2015年的850億元,年均復合增長率為32.4%。雖然中國的鋰離子電池市場正在蓬勃發展,但中國并不是一個鋰離子電池大國,讓我們從兩個方面來談談我們的不足:鋰離子電池隔膜和鋁塑薄膜。作為鋰離子電池的生產和消費大國,中國已基本形成了從礦產資源、電池材料及配件到鋰離子電池及終端應用產品的完整產業鏈。近年來,我國鋰離子電池市場保持了快速增長。中國鋰離子電池市場規模從2011年的277億元增加到2015年的850億元,年均復合增長率為32.4%。盡管中國的鋰離子電池市場正在蓬勃發展,但中國并不是一個鋰離子電池大國。
二、我們鋰電池隔膜技術的不足
讓我們從鋰離子電池隔膜和鋁塑薄膜兩個方面來談談我們的缺點。
1、鋰離子電池隔膜功能是鋰離子電池的重要組成部分。它位于電池之內正負極間,以確保鋰離子通過,同時阻礙電子傳輸。膜片的性能決定了電池的接口結構和內阻,直接影響電池的容量、循環和安全性能。性能優異的隔膜對提高電池的綜合性能起著重要作用。
2、鋰離子電池隔膜的要求鋰離子電池隔膜的要求包括:
(1)電子絕緣,以確保正負極的機械隔離;
(2) 具有一定的孔徑和孔隙率,確保低電阻和高離子電導率,對鋰離子具有良好的滲透性;
(3) 由于電解液的溶劑為高極性有機化合物,因此耐電解液腐蝕并具有足夠的化學和電化學穩定性;
(4) 具有良好的電解質潤濕性和較強的液體吸收和保濕能力;
(5) 機械穩定性高,包括穿刺強度和抗拉強度,但厚度應盡可能小;
(6) 良好的空間穩定性和平面度;
(7) 良好的熱穩定性和自動停機保護;
(8) 熱收縮小,否則會造成短路和電池熱失控。此外,動力電池通常使用復合膜,這對隔膜有較高的要求。
3、鋰離子電池隔膜的分類根據物理化學性質的不同,鋰離子電池隔膜可分為機織膜、無紡布膜(無紡布)、微孔膜、復合膜、隔膜紙、卷繞膜等,聚乙烯和聚丙烯微孔膜主要用作商用鋰電池隔膜材料。
4、鋰離子電池隔膜工藝目前,鋰離子電池隔膜的制備方法主要有濕法和干法。濕法,也稱為相分離法或熱誘導相分離法,將液態烴或小分子物質與聚烯烴樹脂混合,加熱并熔融形成均勻混合物,然后冷卻進行相分離,按壓膜,將膜加熱至接近熔點的溫度,進行雙向拉伸以定向分子鏈,最終保持一定時間,洗脫殘留溶劑之中的揮發性物質,制備微孔膜。干法工藝是將聚烯烴樹脂熔融、擠出并吹入結晶聚合物膜之中。經過晶化處理和退火,獲得了高取向的多層結構。在高溫之下進一步拉伸以剝離結晶表面以形成多孔結構,其可增加膜的孔徑。濕法和干法各有優缺點。其中,濕法孔徑小且均勻,膜薄,但投資大,工藝復雜,環境污染大;干法工藝相對簡單,附加值高,環境友好,但孔徑和孔隙率難以控制,產品難以細化。
5、鋰離子電池隔膜工藝的兩個核心技術為濕法工藝、擠出混合工藝和拉伸工藝,樹脂和添加劑是該工藝的兩個核心問題。擠出工藝要求混料效果好,塑化能力強,擠出工藝穩定。拉伸過程決定了分子鏈的取向和成孔劑的均勻分布。對于干式工藝,除擠出混合工藝之外,熔體牽伸比和熱處理是核心工藝。目前,世界之上的隔膜制造商主要是濕隔膜,濕隔膜價格相對昂貴。未來,濕隔膜在動力電池方面仍將遵循高端市場路線,而中低端動力電池仍將以干法工藝為主。6.全球鋰離子電池分離器企業全球鋰離子電池分離器市場需求逐年增加,分離器出貨量從2009年的2.4億平方米增加到2014年的11.85億平方米。日本旭化成、日本東然化工、美國賽爾加德(它是三大分離器之一,占全球市場的77%。然而,隨著韓國和中國企業的崛起,這三大巨頭的份額正在迅速下降,2014年約占56%。7.中國鋰離子電池分離器間的差距。鋰電池分離器是tec最高的部分四種材料間存在技術壁壘,其成本份額僅次于陰極材料,約占10%~14%。在一些高端電池之中,隔膜的成本甚至占20%。
三、鋰電池隔膜技術展望
中國的鋰離子電池隔膜在干法工藝方面取得了重大突破,目前已達到世界級制造水平。但是在濕式隔膜領域,國內隔膜企業受工藝、技術等諸多因素制約,產品水平較低,生產設備主要依靠進口,我國隔膜產品在厚度、強度、孔隙率等方面與國外產品存在較大差距鋁塑膜
1、鋁塑膜在鋰離子電池之中的作用。鋁塑膜是鋰離子電池的五種主要材料之一,是軟膠囊鋰電池的包裝材料。鋁塑膜由五層組成:外層r尼龍層粘合劑下方層鋁箔粘合劑內熱封層,每層功能要求高典型的鋁塑膜結構。
2、鋰離子電池對鋁塑膜的要求。阻隔能力、耐穿刺性、電解液穩定性鋁塑膜的不穩定性、耐高溫性和絕緣性影響鋰離子電池的使用性能。任何方面的不足都可能導致電池性能的下降和直接報廢。鋁塑膜之前是通過精密涂層技術生產的,日本企業擁有世界最先進的預處理技術ision涂層技術。
3、鋰離子電池的鋁塑膜工藝。鋁塑膜的主要生產工藝為干法和熱法。干法工藝是在用粘合劑粘合之后直接壓制鋁和聚丙烯形成的。熱法工藝是由鋁和聚丙烯間的MPP形成的,熱法工藝是由d然之后在緩慢升溫和升壓的條件之下進行熱壓。干法生產的鋁塑薄膜薄,外觀好,拉深性能好,抗短路性能好,工藝簡單,成本低。但與熱法相比,耐電解質性和耐水性差;熱法具有良好的耐電解液性和耐水性,但拉深成型性能和耐短路性能不如干法,外觀和切割性能較差。
4、全球鋰離子電池鋁塑膜企業都是軟包裝鋰電池明礬inum塑料膜起著關鍵作用,一般占電池成本的15-20%左右。但是,由于中國缺乏技術,鋁塑膜市場所占份額很小,不到5%。目前,90%的國內鋁塑膜市場被日本制造商壟斷,主要是DNP(大日本印刷)、昭和電氣、T&T作為尚未國產化的鋰電池材料,鋁塑膜毛利率高達60-80%,預計全球鋁塑膜市場空間僅為數十億元,上游需求量較大,行業增長率有望超過40%,我國鋰離子電池的鋁塑膜是軟包裝電池的核心材料,鋁塑膜的生產技術比隔膜、正極、負極、電解液的生產技術難度大得多,是我國鋰離子電池發展的瓶頸之一鋰電池行業的三大高新技術,在產品性能方面,我國鋁塑膜產品與國外產品存在較大差距,主要體現在鋁箔表面處理工藝落后、污染高,鋁箔水處理將產生較大的污染“氫脆",導致鋁塑膜耐拆卸性差;鋁箔表面剛度不足,成品率差;聚丙烯與高導熱鋁箔表面復合時易卷曲,產生分層結晶;國產膠粘劑配方工藝差,易分層可能會發生。由于這些生產工藝和技術的不足,中國生產的鋁塑膜產品的最大沖孔深度約為5mm,無法達到良好的耐久性。是的。在國外,可以達到8mm,有的甚至12mm。在厚度方面,與國外產品仍有一定差距、中國最薄的鋁塑膜只能達到70μm,量產的有112、88和72μm,日本的鋁塑膜可以達到40μm。65和48μm。鋁塑膜制造技術難以突破的原因是材料、設備的不足技術難點主要在于過程控制——反應條件的精確控制。
以上就是對鋰電池隔膜核心技術為何還需要進口的介紹,希望不久的將來我國的鋰電池隔膜技術能獲得突破,能自主生產!
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