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一層隔膜兩重天:國産锂電池尚需撥雲見日
發布时间:2019-01-31 21:33:32
關鍵詞:電池隔膜

  去年全球动力电池销量前10的企业中,中国企业就占了7席,在市场份额上超越日本,占据了世界第一位;预计到2020年,我国在全球电池市场所占的份额将达七成以上;目前我国电池生产企业已超过了200家,是全球拥有锂電池生产企业最多的国家……然而这一串的数字,并没有让业内人士觉得骄傲,不少人接受采访时指出,虽然我国已经形成了比较完善的动力电池産業鏈,电池产业规模够大,但是还远称不上强。

  在锂電池領域存在著一個跨越太平洋的“四國遊戲”。“從行業角度來看,美國有比較強的研發設計能力,目前仍然引領锂電池原始創新、核心材料研發;日本作爲電池材料制造大國,生産規範嚴格,能夠最先制造出新的成品電池;我國和韓國作爲第二梯隊,後續跟進……”周震解釋說,“相較日、韓,我國的低端锂電池産品更有優勢,主要是由于人工和原始材料相對便宜,但是在部分高端産品,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。”

  據了解,電池四大核心材料中,正、負極材料、電解液都已實現了國産化,唯獨隔膜仍是短板。國産隔膜主要供應低端3C類電池市場,高端隔膜目前依然大量依賴進口。核心專利缺乏,隔膜等關鍵材料不給力,不僅成了國産锂電池難以承受之痛,也拖了國産锂電池企業“走出去”的後腿。

  天津力神電池一位負責人在接受科技日報記者采訪時表示,锂電池最前沿的三元材料,核心專利掌握在美國3M公司和阿貢國家實驗室的手中,3M公司持有常規化學計量比的NMC材料的專利,阿貢國家實驗室擁有層狀富锂材料專利。目前,松下、三星、LG等主流廠商都要花錢購買相關專利授權。“國內锂電池企業衆多,未來進入國際市場,面對國際巨頭競爭,缺乏核心專利和材料技術是中國電池企業未來最大的隱憂和短板。”該負責人表示。

  一層薄膜兩重天

  采訪中,有電池材料專家告訴記者,隔膜是锂電池的關鍵組件之一,隔膜主要材質爲多孔質的高分子膜,包括聚乙烯及聚丙烯。锂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。

  “在锂電池內部,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,锂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,隔膜是锂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,世界上最好的锂電池隔膜材料出自旭化成和东燃化学两家日本公司,而国内锂電池铝塑膜市场九成份额也被昭和电工等日本厂商垄断。天津力神公司的工程师告诉记者,与日本相比,我国的高端隔膜差距明显。国产隔膜产品一致性不高,存在孔隙率不达标,厚度、孔隙分布以及孔径分布不均等问题。

  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。業內人士感慨:“一層隔膜兩重天,邁過去就是晴天!”

  國産隔膜急需突破

  目前锂電池隔膜制造工艺主要分湿法和干法。记者采访中了解到,我国在干法工艺上已迈入了世界第一方阵,但在湿法隔膜领域,国内企业虽掌握方法,但整体仍难以与外国巨头抗衡,此外,核心生产设备也主要依赖进口。

  数据显示,2017年,国内锂电市场规模达到了1130亿元左右,其中动力锂電池规模大约600亿元。而国家工信部印发的《节能与新能源汽车产业发展规划(2011—2020年)》也显示,到2020年我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆/年。有电池行业协会据此估算,我国未来每年需要的高品质车用动力電池隔膜材料需求量将达到数亿平方米。

  “锂電池發展要想不受制于人,隔膜等高端材料無法回避!”天津巴莫股份有限公司總經理吳孟濤認爲,如此巨大的市場需求,完全依賴外國廠商,不僅不現實,也將是國産動力锂電池最大隱憂。

  高端隔膜技术具有相当高的门槛,不仅要投入巨额的资金,还需要有强大的研发和生产团队、纯熟的工艺技术和高水平的生产线。“对于湿法制造工艺来说,树脂材料与添加剂的挤出混合过程以及拉伸过程是两大核心难点。”周震认为,国内隔膜企业要想有更大的作为,必须要在基础材料表面处理工艺、胶粘剂配方工艺、产品冲压拉伸等涉及材料、设备和工艺控制等三大领域“补课”,此外,在隔膜産業鏈上游,包括国产涂布机等在内核心生产装备也需要迎头赶上,尽快实现国产化更大突破。

  “好比登山,離山頂越近成功登頂的希望就越大,而這時需要付出的努力也多!”周震說道。


稿件来源: 電池中國網
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