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宁德时代再度加码的电池隔膜,蕴含哪些材料机会?

2021-11-16  来源:UTPE弹性体门户
 

近日,恩捷股份、宁德时代签订了合作协议,再度加码隔离膜项目。双方约定于中国境内共同投资设立一家平台公司,主要从事投资干法隔离膜及湿法隔离膜项目。平台公司的总投资额为人民币80.00亿元,注册资本为人民币15.00亿元,其中,恩捷股份持有平台公司51%股权,宁德时代持有平台公司49%股权。

 

小小隔膜,大大作用

隔膜是锂电池四大关键材料之一,主要作用是将锂离子电池的正、负极分隔开以防止两极接触而短路,同时能使电解质离子通过,形成充放电回路。

 

 

虽然隔膜成本只占锂电池成本的10%-20%,但是其性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的电容量、循环使用寿命以及安全性能等,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。


 

从材料着眼,看隔膜技术壁垒

锂离子电池隔膜原料主要以聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等聚烯烃为主,其材料性能的好坏对锂电池整体性能有着非常重要的影响,是制约锂电池发展的关键技术之一。

 

隔膜加工工艺主要有两种:干法(熔融拉伸法)和湿法(热致相分离法)。干法膜主要生产 PP 膜,经历几十年发展,工艺较为成熟,具体分为单向拉伸和双向拉伸;湿法主要生产 PE 膜。而现在,干法→湿法→涂覆,是隔膜领域正在经历的技术迭代。

 

传统锂电隔膜基材为 PE、PP,随着对于锂电池的安全性和快充的要求越来越高,在湿法隔膜上使用陶瓷、芳纶等材料进行涂布以增强 PE 膜的性能参数已成为主流的技术方向。在不远的未来,例如 PMT、PI、PMIA、PVDF、PBO 等新型隔膜基材以及随之配套的无纺布织造技术也有可能得到快速发展。

 

新型隔膜基材研发是重要方向

除了使用涂布的方式增强隔膜的电化学性能之外,研发采用新型隔膜基材也是一个重要的发展方向。由于PE和PP的热变形温度比较低(PE的热变形温度 80~85℃,PP为100℃),温度过高时隔膜会发生严重的热收缩,导致电池的正负电极接触而短路,存在引起电池燃烧或爆炸的危险,严重威胁着使用者的生命安全。

 

为了提高隔膜安全性,现有隔膜厂商是以在基膜上涂覆PVDF或陶瓷等材料生产的涂覆隔膜为主,也有一些厂商正在通过非纺织的方法将纤维进行定向或随机排列形成纤网结构,然后用化学或物理的方法进行加固成膜(被称为无纺布型隔膜材料),使其具有良好的透气率和吸液率。

 

这些新型基材隔膜的耐热性能大多显著好于聚烯烃类隔膜,并且因其具有类似编织的结构使得隔膜的抗刺穿性方面表现也十分优异,可有效避免因针刺造成的短路现象,提高保液率。目前的研究热点主要是聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、间位芳纶(PMIA)等合成材料制备无纺布隔膜。

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总的来说,我国锂电隔膜行业起步晚,但是发展比较快,2019年已经基本实现国产化,也涌现了像恩捷股份的龙头企业,但是我国锂电隔膜行业比较注重市场,技术方面则较轻,而日本、韩国的相关企业已经开始专注于提升工艺技术,进而提高竞争力,因此国内企业生产的隔膜与国外顶尖产品在产品质量与性能方面依旧存在着较大差距。在当前阶段我国隔膜企业只有不断完善制备工艺,不断突破材料的创新研究,才能提高竞争力,使产品质量接近海外顶尖水平。