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一層薄膜兩重天

文章來源(yuan):PNAS普(pu)納斯(si)能源(yuan)官網 人氣:2721 發(fa)表時間:2018-06-25 10:42:55
電池四大核心材料中,正、負極材料、電解液都已實現了國產化,唯獨隔膜仍是短板。國產隔膜主要供應低端3C類電池市場,高端隔膜目前依然大量依賴進口,普瑞納生產的聚合物鋰電池為進口陶瓷隔膜,以保證品質。
此文關鍵字:聚合物鋰電池 鋰電池 鋰電池隔膜

從2017年全球(qiu)電(dian)(dian)池銷量數(shu)據,前(qian)(qian)10的(de)企(qi)(qi)(qi)業(ye)中,中國企(qi)(qi)(qi)業(ye)就占了(le)7席,在(zai)市(shi)場份額(e)上(shang)(shang)超越日本,占據了(le)世界第一位;預計到2020年,我(wo)國在(zai)全球(qiu)電(dian)(dian)池市(shi)場所占的(de)份額(e)將達七成(cheng)以上(shang)(shang);目前(qian)(qian)我(wo)國電(dian)(dian)池生產企(qi)(qi)(qi)業(ye)已超過了(le)200家,是全球(qiu)擁有鋰(li)電(dian)(dian)池生產企(qi)(qi)(qi)業(ye)最(zui)多的(de)國家……然而(er)這一串(chuan)的(de)數(shu)字,并沒有讓業(ye)內人(ren)(ren)士覺得驕傲,不少人(ren)(ren)接受(shou)采訪時指出,雖然我(wo)國已經形成(cheng)了(le)比較完(wan)善(shan)的(de)電(dian)(dian)池產業(ye)鏈,電(dian)(dian)池產業(ye)規模夠大(da),但是還遠稱不上(shang)(shang)強。

鋰電池領域存在著一個跨越太平洋的“四國游戲”。“從行業角度來看,美國有比較強的研發設計能力,目前仍然引領鋰電池原始創新、核心材料研發;日本作為電池材料制造大國,生產規范嚴格,能夠最先制造出新的成品電池;我國和韓國作為第二梯隊,其余排后,相較日、韓,我國的低端鋰電池產品更有優勢,主要是由于人工和原始材料相對便宜,但是在部分高端產品,尤其是事關電池安全性的核心材料和制造工藝,仍有較大的差距。”

電池四大核心材料中,正、負極材料、電解液都已實現了國產化,唯獨隔膜仍是短板。國產隔膜主要供應低端3C類電池市場,高端隔膜目前依然大量依賴進口,普瑞納生產的聚合物鋰電池為進口陶瓷隔膜,以保證品質。

南開大學新能源材料化學研究所所長、博士生導師周震提到,隔膜是鋰電池的關鍵組件之一,隔膜主要材質為多孔質的高分子膜,包括聚乙烯及聚丙烯。鋰電池用的隔膜對安全性、滲透性、孔隙度及厚度都有嚴苛的要求。

“在鋰電池內部,帶有電荷的離子,在正負極間流動穿梭,才能形成電流,而隔膜位于電池內部正負極之間,既要防止正、負極直接接觸,又要確保電解質離子順利通行。”周震形象地解釋說,電池電解液猶如河流,鋰離子好比河上行駛的小船,隔膜是攔腰而建的大壩,一個個隔膜孔就像是大壩上的閘門,正常情況下,離子自由穿梭到達正負極,完成充放電的循環。

“高端的隔膜一般附帶有陶瓷材料,如果電解液溫度過高,材料膨脹,孔隙會像閘門一樣關閉,切斷離子交流,從而避免電池因溫度過高而起火爆炸。”周震介紹說,隔膜是鋰電材料中技術壁壘最高的一種材料,其技術難點在于造孔的工程技術、基體材料,以及制造設備。“技術要求高,價格自然也就貴,差不多占到了電池總成本一成以上。”

目前,世界上最好的鋰電池隔膜材料出自旭化成和東燃化學兩家日本公司,而國內鋰電池鋁塑膜市場九成份額也被昭和電工等日本廠商壟斷與日本相比,我國的高端隔膜差距明顯。國產隔膜產品一致性不高,存在孔隙率不達標,厚度、孔隙分布以及孔徑分布不均等問題。

隔膜的品質直接影響電池容量、充放電循環壽命、阻燃止爆安全性能等指標。普瑞納的聚合物鋰電池楚工感慨:“一層隔膜兩重天,邁過去才是晴天!”

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