鋰電池隔膜

鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使電池的正、負(fù)極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。隔膜材質(zhì)是不導(dǎo)電的，其物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)電池的性能有很大的影響。電池的種類不同，采用的隔膜也不同。對(duì)于鋰電池系列，由于電解液為有機(jī)溶劑體系，因而需要有耐有機(jī)溶劑的隔膜材料，一般采用高強(qiáng)度薄膜化的聚烯烴多孔膜。

鋰電池隔膜性能

鋰離子電池的隔膜性能

隔膜位于正極和負(fù)極之間，主要作用是將正負(fù)極活性物質(zhì)分隔開，防止兩極因接觸而短路；此外在電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，能保持必要的電解液，形成離子移動(dòng)的通道。隔膜材質(zhì)是不導(dǎo)電的，電池的種類不同，采用的隔膜也不同。對(duì)于鋰離子電池，由于電解液為有機(jī)溶劑體系，其隔膜要求具有以下性能。

①在電池體系內(nèi)，其化學(xué)穩(wěn)定性要好，所用材料能耐有機(jī)溶劑。

②機(jī)械強(qiáng)度大，使用壽命長。

③有機(jī)電解液的離子電導(dǎo)率比水溶液體系低，為了減少電阻，電極面積必須盡可能大，因此隔膜必須很薄。

④當(dāng)電池體系發(fā)生異常時(shí)，溫度升高，為防止產(chǎn)生危險(xiǎn)，在快速產(chǎn)熱溫度（120～140℃）開始時(shí)，熱塑性隔膜發(fā)生熔融，微孔關(guān)閉，變?yōu)榻^緣體，防止電解質(zhì)通過，從而達(dá)到遮斷電流的目的。

⑤從鋰電池的角度而言，要能被有機(jī)電解液充分浸漬，而且在反復(fù)充放電過程中能保持高度浸漬。

電池中常用的隔膜材料一般是用纖維素或編織物、合成樹脂制得的多微孔膜。鋰離子電池一般采用高強(qiáng)度、薄膜化的聚烯烴系多孔膜，常用的隔膜有聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）微孔隔膜，以及丙烯與乙烯的共聚物、聚乙烯均聚物等。

鋰離子電池的廣泛應(yīng)用

近年來，將聚合物電解質(zhì)用于鋰離子電池已實(shí)現(xiàn)了商品化，聚合物電解質(zhì)在鋰離子電池中既是離子遷移的通道，又起到正負(fù)極材料間的隔膜作用。聚合物電解質(zhì)可分為固體聚合物電解質(zhì)及凝膠聚合物電解質(zhì)，作為實(shí)用的聚合物電解質(zhì)隔膜必須滿足以下幾個(gè)必要條件：

①具有高的離子電導(dǎo)率，以降低電池內(nèi)阻；

②鋰離子的傳遞系數(shù)基本不變，以消除濃度極化；

③可以忽略的電子導(dǎo)電性，以保證電極間有效的隔離；

④電極材料有高的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性；

⑤低廉的價(jià)格，合適的化學(xué)組成，保證對(duì)環(huán)境友好。

由于固體聚合物電解質(zhì)室溫電導(dǎo)率較低，難于商品化。凝膠聚合物電解質(zhì)通過固定在聚合物網(wǎng)絡(luò)中的液體電解質(zhì)分子實(shí)現(xiàn)離子傳導(dǎo)，既有固體聚合物的穩(wěn)定性，又有液態(tài)電解質(zhì)的高離子傳導(dǎo)率，顯示出良好的應(yīng)用前景。

將聚合物電解質(zhì)與聚乙烯、聚丙烯膜一起組成聚合物鋰離子電池隔膜，膠體聚合物覆蓋或填充在微孔膜中，與無隔膜的聚合物電解質(zhì)鋰離子電池相比，具有更優(yōu)越的性能，如：

①內(nèi)部短路時(shí)能提供更好的保護(hù)；

②可以減少電解質(zhì)層的厚度；

③過度充電時(shí)可提供足夠的安全性；

④有較好的力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性?？梢钥闯?，聚乙烯、聚丙烯膜由于其特殊的結(jié)構(gòu)與性能，在離子電池隔膜中占有很重要的地位，除非有真正的不含液體的聚合物電解質(zhì)出現(xiàn)。

鋰電池隔膜上市公司

佛塑科技（000973）

金輝公司（占32.13%））擁有鋰電池用離子滲析微孔薄膜生產(chǎn)能力1200萬平方米/年。我國目前鋰電池隔膜主要集中在金輝高科等四家公司。新項(xiàng)目建成后預(yù)計(jì)可新增鋰離子電池隔膜生產(chǎn)能力4500萬平方米（約542噸）。金輝公司作為國家863新能源汽車項(xiàng)目承擔(dān)單位之一，金輝公司主要任務(wù)是把手機(jī)電池隔膜升級(jí)為汽車電池隔膜。

道明光學(xué)：年產(chǎn)1500萬平方米功能性薄膜生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目，功能性薄膜包括應(yīng)用于液晶顯示屏背光模組重要組件的高性能光學(xué)膜、采用微棱鏡技術(shù)生產(chǎn)的反光膜和鋰電池包裝用鋁塑膜。2014年5月16日，機(jī)構(gòu)調(diào)研情況，公司新項(xiàng)目年產(chǎn)1500萬平方米功能性薄膜生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目目前正實(shí)施基礎(chǔ)建設(shè)。公司后續(xù)將盡快推進(jìn)廠房建設(shè)，設(shè)備選購、人員招聘等相關(guān)項(xiàng)目實(shí)施過程。根據(jù)原定的可研報(bào)告數(shù)據(jù)，取得項(xiàng)目用地后建設(shè)期擬定為24個(gè)月。達(dá)產(chǎn)期3年，建設(shè)期滿第一年達(dá)產(chǎn)率為30%，第二年為60%，第三年為100%。

紫江企業(yè)：2013年，公司大力推進(jìn)產(chǎn)品創(chuàng)新，加強(qiáng)產(chǎn)品研發(fā)力度，優(yōu)化現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，加大工藝技術(shù)創(chuàng)新力度，努力提高產(chǎn)品技術(shù)附加值。公司研發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鋰離子電池用鋁塑膜已通過了國內(nèi)部分大型鋰電池廠商的認(rèn)證，有望打破日本企業(yè)的壟斷?！?/p>

中材科技（002080）

鋰電池隔膜生產(chǎn)線項(xiàng)目，2013年5月公司擬投資10708萬元建設(shè)“年產(chǎn)2000萬平米鋰電池隔膜生產(chǎn)線”項(xiàng)目。截止2013年，全球鋰電池產(chǎn)能急速擴(kuò)張，作為主要材料的鋰電池隔膜產(chǎn)能增長速度呈現(xiàn)滯后的局面。根據(jù)中國化學(xué)與物理電池協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2011年我國鋰電池隔膜需求量達(dá)到1.6億平米，其中80%依靠進(jìn)口，隨著國產(chǎn)鋰電池隔膜制造水平的不斷提升，國產(chǎn)鋰電池隔膜的市場(chǎng)有很大的空間。

云天化（600096）

紐米科技年產(chǎn)1500萬平方米鋰離子電池隔膜項(xiàng)目于2012年6月正式投產(chǎn)，成為國內(nèi)幅寬最大、線速最高、制造柔性最大的鋰離子電池隔膜生產(chǎn)線，成功打破國外公司的壟斷局面。公司規(guī)劃在2015年達(dá)到年產(chǎn)2億平米的產(chǎn)能。

鋰電池隔膜發(fā)展

全球范圍內(nèi)，鋰電池隔膜產(chǎn)業(yè)最發(fā)達(dá)的國家是日本和美國。根據(jù)真鋰研究的不完全統(tǒng)計(jì)，2011年全球共銷售鋰電池隔膜約3.58億m2，日本隔膜材料的產(chǎn)銷量最大，2011年共銷售約2.41億m2，所占市場(chǎng)份額超過全球一半以上，高達(dá)52.62%。

2011年，韓國企業(yè)共銷售鋰離子電池隔膜約3，600萬m2，占全球7.86%。其他地區(qū)主要指歐洲地區(qū)和中國臺(tái)灣，這些地區(qū)目前的銷量總的來說還很小。其中，LITARION?鎳鈷錳酸鋰材料（即俗稱的三元材料）和可大幅提高動(dòng)力鋰電池能效及安全性能的SEPARION?陶瓷電池隔膜，已經(jīng)在電動(dòng)汽車上進(jìn)行較大規(guī)模的試應(yīng)用。此外，英國也在積極開發(fā)鋰電池隔膜材料。

由于隔膜性能的優(yōu)劣直接影響著電池內(nèi)阻、放電容量、循環(huán)使用壽命以及電池使用的安全性能，故鋰電池制造對(duì)隔膜材料產(chǎn)品的一致性要求極高，除了厚度、表面密度、力學(xué)性能這些基本要求之外，對(duì)隔膜微孔的尺寸和分布的均一性也都有很高的要求。因此，鑒于技術(shù)工藝的難度，隔膜材料是中國唯一還沒有實(shí)現(xiàn)自給的鋰電池關(guān)鍵材料。不過，自2004年率先實(shí)現(xiàn)隔膜材料的國產(chǎn)化以來，中國的隔膜材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度非?？?，國產(chǎn)隔膜在中低端市場(chǎng)快速地、規(guī)模化替代進(jìn)口產(chǎn)品。

主要企業(yè)的隔膜銷量占比圖

據(jù)真鋰研究的統(tǒng)計(jì)，2011年中國企業(yè)共實(shí)現(xiàn)隔膜銷售約6，700萬m2，全球市場(chǎng)占比14.63%，位居世界第3。同年中國本土企業(yè)的鋰電池銷量占全球25%的比重，以此來計(jì)算，中國本土的鋰電池企業(yè)2011年隔膜需求約1.145億m2，這樣，2011年中國隔膜的自給率已經(jīng)超過半數(shù)，達(dá)到了58.52%，遠(yuǎn)高于多數(shù)研究機(jī)構(gòu)給出的數(shù)據(jù)。照此速度發(fā)展下去，用不了幾年，中國的隔膜材料就將實(shí)現(xiàn)自給。而且，現(xiàn)在部分日韓知名鋰離子電池企業(yè)已經(jīng)在開始考慮采購中國企業(yè)生產(chǎn)的隔膜材料產(chǎn)品，這在一定程度上說明了中國企業(yè)的隔膜產(chǎn)業(yè)化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)乃健?/p>