隔膜技術阻礙鋰電發(fā)展


鋰電世界 我國新興鋰離子電池產業(yè)在走向實用化的過程中遭遇瓶頸——作為鋰離子電池四大組件之一的國產化隔膜,迫切需要解決安全、成本、性能一致性三大問題。日前在上海舉辦的先進電池材料技術及應用研討會上,天津電源研究所教授級高工汪繼強等專家不無擔憂地指出:“在高效、低成本的鋰電池隔膜生產路線開發(fā)成功之前,企業(yè)不可急功近利,盲目投資再建工廠,造成無謂的經濟損失。當前隔膜生產的關鍵是加快開發(fā)穩(wěn)定、可靠的微孔造孔工藝?!?/P>
目前國內鋰電池隔膜市場80%的份額為國外品牌所占據,國內企業(yè)生產的產品大部分是中低檔產品,高端產品只能依靠進口。其原因是缺乏穩(wěn)定可靠的規(guī)?;a工藝。國內最大鋰電池企業(yè)之一的天津力神邁爾斯動力電池系統(tǒng)公司研發(fā)經理張娜告訴記者:“我們使用國產隔膜遇到的最大問題是材料批次一致性不好,質量控制好的時候和進口產品差不多,控制不好的時候質量就很差,我們不敢放心采購?!?/P>
目前國內投資鋰電池隔膜生產線的企業(yè)已近40家,他們有的嘗試突破國外技術壁壘,自主開發(fā)鋰電池隔膜,但始終無法形成規(guī)模化生產;有的企業(yè)在對鋰電池隔膜生產工藝了解不深的情況下,投資購買了隔膜生產線,由于技術不過關,所生產產品質量低下。
鋰電池隔膜是鋰電池中主要的內層組件,以PP、PE、PET為基材,電池的容量、循環(huán)性能和充放電流密度等關鍵性能與隔膜有著直接的關系。為了保證電池的高品質,國內鋰電池生產用膜長期從日本、美國和韓國進口。
中科院化學所從上世紀90年代開始研發(fā)干法雙向拉伸工藝,通過在聚丙烯中加入具有成核作用的貝塔晶型改進劑,在拉伸過程中發(fā)生晶型轉變形成微孔,成功開發(fā)出單層PP膜。在國家“863”計劃支持下,我國采用該技術于2007年11月建成了年產600萬平方米的聚丙烯微孔膜生產線。之后通過引進、消化、吸收,國產鋰電池隔膜得到長足進步。深圳市星源材料科技公司等少數(shù)龍頭企業(yè)的產品可與進口膜媲美,性能指標相差無幾,而價格只有同類進口隔膜的1/3~1/2。
對于眼下亟待解決的國產隔膜規(guī)?;托阅芤恢滦詥栴},專家提出,隔膜企業(yè)未來幾年應重在研發(fā),而不是產業(yè)化,隔膜企業(yè)需要通過產學研聯(lián)合,首先在隔膜產業(yè)化技術上取得突破,有了技術之后才能談到產業(yè)化。隔膜技術的壁壘主要在于它的造孔工藝難度大,這是一個復雜而精密的加工過程,集中體現(xiàn)在工程技術和基本材料上。
據介紹,造孔的工程技術包括隔膜造孔工藝和先進的生產設備,隔膜的生產工藝對設備要求苛刻,設備加工精細度及運行控制的細微偏差往往會對產業(yè)化生產形成瓶頸;基本材料則包括聚烯烴材料和添加劑配方。專家認為,要解決這兩方面的問題,實現(xiàn)隔膜生產工藝的穩(wěn)定、優(yōu)化和提升,僅靠企業(yè)去摸索是不夠的,還需要科研機構的協(xié)助攻關。
近日,上海市區(qū)一輛純電動公交車發(fā)生自燃,引發(fā)了社會對電池質量和性能的關注。電池材料的國產化、規(guī)模化和穩(wěn)定化,成為推動我國動力電池技術進步和新能源汽車產業(yè)健康發(fā)展的關鍵。對此汪繼強提出,動力車電池當前的研發(fā)重點是新能源汽車動力電池隔膜。必須提高隔膜的耐熱性,開發(fā)生產在充放電過程中發(fā)生大面積正、負極短路后仍能保持隔膜完整性的耐高溫復合膜,同時研發(fā)聚合物電解質隔膜、纖維隔膜等新型低成本的隔膜產品。
力神公司張娜則認為,解決國產化隔膜產品的性能一致性問題,很大程度上取決于原材料。國外知名隔膜廠家都有自己的專用料,即自己生產原料,或與原料廠家聯(lián)合開發(fā)生產隔膜專用料,國內隔膜企業(yè)可以學習這一方式。