? ? ? ?正(zheng)極(ji)(ji)、負(fu)極(ji)(ji)、電(dian)解(jie)液(ye)、隔膜是(shi)鋰(li)(li)電(dian)池(chi)的(de)(de)(de)四大主(zhu)材,其(qi)中(zhong)隔膜是(shi)位于鋰(li)(li)電(dian)池(chi)正(zheng)、負(fu)極(ji)(ji)之間的(de)(de)(de)一(yi)層多孔薄膜,其(qi)主(zhu)要功能是(shi)隔離(li)(li)電(dian)池(chi)正(zheng)負(fu)極(ji)(ji),防止短路,同時保證鋰(li)(li)離(li)(li)子在充(chong)放電(dian)期(qi)間正(zheng)常(chang)通過微孔通道以保證電(dian)池(chi)正(zheng)常(chang)工作。隔膜的(de)(de)(de)性能對(dui)鋰(li)(li)離(li)(li)子電(dian)池(chi)的(de)(de)(de)內阻、容量、循環性能、充(chong)放電(dian)電(dian)流密度以及(ji)安全性等關鍵指(zhi)標有重(zhong)要影響。隔膜的技術(shu)含量(liang)高(gao),性能指標多。通常來(lai)說,高(gao)端薄膜產品具有合理的孔徑大小及分布,可(ke)以(yi)降低內(nei)阻、熨(yun)平電流,有效(xiao)保證電池能量(liang)密度和循環(huan)性能。安全性方面(mian),抗穿(chuan)刺(ci)強度和拉伸強度的提升可(ke)以(yi)增強材料的穩定(ding)(ding)性,加上良好的熱(re)穩定(ding)(ding)性及自(zi)發(fa)保護機制可(ke)以(yi)避免(mian)發(fa)生電池短路等風險事故。
? ? ? ?目前商業化鋰電池(chi)隔(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)主要(yao)為聚乙烯(PE)隔(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)、聚丙烯(PP)隔(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)以及PE和(he)PP復合(he)多層(ceng)微(wei)孔膜(mo)(mo)。PE隔(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)強度高(gao),加(jia)工范(fan)圍寬;PP 隔(ge)(ge)(ge)膜(mo)(mo)孔隙率、透氣率、力(li)學性能高(gao)。普(pu)通3C電池(chi)主要(yao)采用(yong)單(dan)層(ceng) PE 膜(mo)(mo)或單(dan)層(ceng) PP 膜(mo)(mo);動力(li)電池(chi)一(yi)般采用(yong) PE/PP 雙(shuang)層(ceng)膜(mo)(mo)、PP/PP雙(shuang)層(ceng)膜(mo)(mo)或PP/PE/PP三層(ceng)膜(mo)(mo)。不(bu)(bu)同級別的(de)(de)隔(ge)膜(mo)(mo)價(jia)格(ge)差(cha)距(ju)不(bu)(bu)小,使得其(qi)在動力電池(chi)成本中的(de)(de)占(zhan)(zhan)比存在一定(ding)波動,比例從個位(wei)數到近20%,總體(ti)可(ke)(ke)以粗略的(de)(de)估算(suan)為10%左(zuo)右。考慮到新能源車(che)的(de)(de)電池(chi)成本占(zhan)(zhan)比已經很(hen)高,隔(ge)膜(mo)(mo)在整車(che)成本的(de)(de)構成中也可(ke)(ke)算(suan)顯(xian)眼(yan)。
? ? ? ?隔膜(mo)的(de)生產工藝主要(yao)分(fen)為干法與濕法兩大類,其中干法工藝還可進一步分(fen)為單向(xiang)(xiang)和雙向(xiang)(xiang)兩種。
? ? ? ?干法又稱熔融拉(la)伸法,是指將(jiang)高(gao)分子聚(ju)(ju)合物(主要為PP)和(he)添加劑原(yuan)料混合制(zhi)成熔融物,擠出(chu)流延后(hou)形成片晶結構,再經過熱(re)(re)處理得到硬彈性的(de)聚(ju)(ju)合物膜,在一(yi)定(ding)的(de)溫度下拉(la)伸形成狹(xia)縫狀微(wei)孔,熱(re)(re)定(ding)型后(hou)制(zhi)得微(wei)孔膜。干法工藝的核心原(yuan)材料為PP,且生產設(she)備的國產化已(yi)經基(ji)本(ben)完成,成本(ben)比較低(di),因(yin)幾乎沒有(you)熱收縮現(xian)象而具有(you)較高的安全性(xing),但最終產品(pin)的橫向(xiang)強度較差、微孔尺寸(cun)和分布不均勻,穩(wen)定性(xing)不高。干法隔膜(mo)適用于對成本(ben)敏感,但對能(neng)量(liang)密度要求(qiu)不高的應(ying)用場景,譬(pi)如儲能(neng)市場。雙向(xiang)拉伸由于只能(neng)生產單(dan)層隔膜(mo),且各(ge)方(fang)面性(xing)能(neng)指標也不出(chu)眾(zhong),下游(you)用量(liang)很(hen)(hen)少,市占率很(hen)(hen)低(di)。
? ? ? ?濕法(fa)又稱熱(re)致相分(fen)離法(fa),是將(jiang)高沸點小分(fen)子作(zuo)為造孔劑(ji)(白油)添加到(dao)(dao)聚烯烴(聚乙烯 PE)中(zhong),加熱(re)熔(rong)融成(cheng)均(jun)勻體系,由螺桿擠出鑄片,經(jing)拉伸后用有(you)機溶劑(ji)(二(er)氯甲(jia)烷)萃取出造孔劑(ji),再經(jing)熱(re)定型等工序得到(dao)(dao)微孔膜。濕法隔膜(mo)的厚度更(geng)薄,微孔(kong)(kong)均勻(yun),孔(kong)(kong)隙率高(gao),能夠提高(gao)電(dian)池的能量密(mi)度及循(xun)環性能,更(geng)加契合當前電(dian)池的發展趨勢以(yi)及電(dian)池廠的需求(qiu),下(xia)游需求(qiu)遠大于(yu)干(gan)法薄膜(mo)。缺點(dian)在(zai)于(yu)濕法工藝(yi)更(geng)加復雜(za),原材料更(geng)加昂貴,設(she)備(bei)投入大,因此生(sheng)產成(cheng)本比較(jiao)高(gao)。
? ? ? ?涂(tu)覆(fu)隔(ge)膜(mo)(mo)是隔(ge)膜(mo)(mo)行業近年重大的演(yan)化趨勢(shi)。所謂(wei)涂(tu)覆(fu)(fu),是在聚烯烴隔(ge)(ge)(ge)(ge)膜(mo)上涂(tu)覆(fu)(fu)特定材(cai)料(liao),改(gai)變基膜(mo)性能(neng)(neng)(neng)(neng),使其(qi)能(neng)(neng)(neng)(neng)夠滿(man)足下(xia)游更加多元化的(de)(de)需求(qiu),本質是一種改(gai)性手(shou)段。通(tong)過(guo)涂(tu)覆(fu)(fu)加工處理(li),不僅可提升隔(ge)(ge)(ge)(ge)膜(mo)的(de)(de)熱穩定性、改(gai)善(shan)其(qi)機械強(qiang)度,防止(zhi)隔(ge)(ge)(ge)(ge)膜(mo)收縮而導(dao)致的(de)(de)正負(fu)極大(da)面積(ji)接觸,還(huan)能(neng)(neng)(neng)(neng)提高隔(ge)(ge)(ge)(ge)膜(mo)的(de)(de)耐刺(ci)穿(chuan)能(neng)(neng)(neng)(neng)力,防止(zhi)電池長期(qi)循(xun)環(huan)工況下(xia)鋰枝晶刺(ci)穿(chuan)隔(ge)(ge)(ge)(ge)膜(mo)引發的(de)(de)短路。同時(shi),涂(tu)覆(fu)(fu)工藝(yi)有利于(yu)增(zeng)強(qiang)隔(ge)(ge)(ge)(ge)膜(mo)的(de)(de)保(bao)液性和浸潤性,從而延(yan)長電池循(xun)環(huan)壽命(ming)。概(gai)括地(di)說,涂(tu)覆(fu)(fu)隔(ge)(ge)(ge)(ge)膜(mo)的(de)(de)性能(neng)(neng)(neng)(neng)要明顯優于(yu)基膜(mo),更能(neng)(neng)(neng)(neng)滿(man)足如今下(xia)游電池廠日漸增(zeng)長的(de)(de)性能(neng)(neng)(neng)(neng)需求(qiu),且(qie)產品(pin)溢價高,是隔(ge)(ge)(ge)(ge)膜(mo)行業(ye)必然的(de)(de)選擇。
? ? ? ?涂覆材(cai)料可(ke)分為無(wu)(wu)機(ji)(ji)(ji)和(he)有(you)機(ji)(ji)(ji)兩(liang)大類,無(wu)(wu)機(ji)(ji)(ji)材(cai)料主要(yao)有(you)陶(tao)瓷(勃姆石、氧(yang)化鋁),有(you)機(ji)(ji)(ji)材(cai)料主要(yao)有(you)PVDF、PMMA、芳綸等。無(wu)(wu)機(ji)(ji)(ji)材(cai)料的主要(yao)優勢在于技(ji)術更(geng)為成熟,生產成本更(geng)低,性價(jia)比高,經(jing)濟性較有(you)機(ji)(ji)(ji)涂覆有(you)明(ming)顯優勢;有(you)機(ji)(ji)(ji)涂覆最大的優勢就是產品性能好,但價(jia)格昂(ang)貴。除了涂覆材料(涂覆顆(ke)粒),隔膜的加工過程還需要涂覆溶劑。涂覆溶劑可分為水性(去離子水、乙醇、丙三醇等)與油性(丙酮、NMP等)兩種。油性涂覆用于有機涂覆顆粒,均勻性和粘附性優于水性涂覆,但成本偏高,主要受高端電池產線青睞;水性涂覆盡管性能方面有所欠缺,但性價比高,更受成本敏感的企業歡迎。涂覆溶劑和涂覆顆粒的搭配共同決定了最終薄膜產品的性能。
? ? ? ?在(zai)眾多材料(liao)中,勃(bo)姆石(shi)(shi)憑(ping)借(jie)更加出色的(de)性(xing)(xing)能及(ji)經濟性(xing)(xing),為現階段受關(guan)注涂(tu)覆材料(liao)。勃(bo)姆石(shi)(shi)作(zuo)為一種新興的(de)陶瓷涂(tu)覆材料(liao),核(he)心性(xing)(xing)能指標均優于早期(qi)比較主流(liu)的(de)氧(yang)化鋁,且國產化程度高,而氧(yang)化鋁存在(zai)如硬度大(da)、成(cheng)本(ben)高、對(dui)(dui)設備磨損嚴重等(deng)問題,制約了(le)其發(fa)展潛力,因此勃(bo)姆石(shi)(shi)正在(zai)對(dui)(dui)氧(yang)化鋁形成(cheng)快(kuai)速(su)替(ti)代。成(cheng)本(ben)方面,勃(bo)姆石(shi)(shi)憑(ping)借(jie)物料(liao)成(cheng)本(ben)低,以(yi)及(ji)搭(da)配同樣(yang)低成(cheng)本(ben)的(de)水性(xing)(xing)溶劑,成(cheng)為了(le)所有涂(tu)覆工藝中單平成(cheng)本(ben)最低的(de)加工路線,性(xing)(xing)價比優勢相當(dang)突出。
? ? ? ?有機材(cai)料(liao)方面,芳綸頗受關注,其一(yi)致(zhi)性好(hao)且無(wu)顆粒,涂(tu)層很薄,是(shi)目前唯一(yi)可以單獨涂(tu)覆的有機材(cai)料(liao),其輕質性是(shi)其它材(cai)料(liao)不具備的,符合隔膜(mo)需(xu)兼顧安全(quan)與輕薄的長(chang)期發展趨勢。但(dan)芳綸的價格(ge)相當昂貴,且目前勃(bo)姆石已(yi)經能(neng)夠(gou)滿足大部分(fen)性能(neng)需(xu)求,因(yin)此芳綸未能(neng)得到廣泛(fan)應(ying)用(yong),主要見于高(gao)端電池。
? ? ? ?現階段無機(ji)涂(tu)(tu)覆隔膜占(zhan)據(ju)絕大部分市場份額,占(zhan)據(ju)統治(zhi)地位,遠(yuan)遠(yuan)超(chao)過(guo)有(you)機(ji)涂(tu)(tu)覆隔膜。高工產研鋰電研究所數據(ju)顯示,2021年(nian)的涂(tu)(tu)覆隔膜出貨中,95%以上為無機(ji)涂(tu)(tu)覆;其中,勃(bo)姆石(shi)2021年(nian)實現出貨量1.8萬噸,同(tong)比增速120%,滲透率已經超(chao)過(guo)60% 。
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