锂电池产业化的关键环节

导读: 在铅酸电池整改行业整顿的情况下,特别是国家对新能源汽车各项政策的即将出台,锂电池行业将涌现较多的发展机遇。国家九部委对铅蓄电池企业进行整顿,全国 82%的企业被取缔或停产,这导致铅蓄电池产能严重不足,价格普涨,并波及到下游行业......
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在铅酸电池整改行业整顿的情况下,特别是国家对新能源汽车各项政策的即将出台,锂电池行业将涌现较多的发展机遇。国家九部委对铅蓄电池企业进行整顿,全国 82%的企业被取缔或停产,这导致铅蓄电池产能严重不足,价格普涨,并波及到下游行业。多个地区电动自行车电池普遍涨价,多数在二三百元左右,有的品牌涨 幅达到80%。由于企业数量骤减,在最近两三年里,电池产能很难恢复到今年三月份之前,因此电动车电池紧缺状况很难缓解。较传统的铅酸蓄电池,锂离子电池 具有体积小、质量轻、工作电压高、比能量大、循环寿命长、无污染以及安全性能好等诸多优点,锂电池将在此轮环保排查中直接受益。

日前中国膜工业协会发布《分离膜行业“十二五”发展指南》,将新能源电池隔膜列为未来五年发展的重点之一,提出加快高性能新能源电池隔膜的产业化开发(包括质子燃料电池、锂离子电池及钒电池等),实现批量规模化生产,性能接近或达到国际先进水平。

隔膜是锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,毛利率可达70%,占锂电池成本的20%-30%,其对电池安全性和成本有直接影响。“十二五”期间,“膜”的国产化成为国家扶持的重点。

隔膜的重要功能是隔离正负极并阻止电子穿过,同时能够允许离子的通过,从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。隔膜性能的优劣直 接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以用安全性能。隔膜越薄,孔隙率越高,电池内阻越小,高倍率放电性能越好,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能 具有重要的作用。

锂离子电池隔膜的要求包括:(1)具有电子绝缘性,保证正负极的机械隔离;(2)有一定的孔径和孔隙率,保证低的电阻和高的离子电导率,对锂离 子有很好的透过性;(3)耐电解液腐蚀,电化学稳定性好;(4)对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力;(5)具有足够的力学性能,包括穿刺强度、 拉伸强度等,但厚度尽可能小;(6)空间稳定性和平整性好;(7)热稳定性和自动关断保护性能好。

目前市场化的锂离子电池隔膜主要是以聚乙烯、聚丙烯为主的聚烯烃隔膜,包括单层PE、单层PP、三层PP/PE/PP复合膜。现有的聚烯烃隔膜 生产工艺可按照干法和湿法分为两大类。干法双向拉伸工艺是美国、日本非常成熟的技术,美国Celgard和日本Ube以此来生产单层聚丙烯PE、PP以及 三层PP/PE/PP复合膜。受国外知识产权制约,国内2004年才有这方面的专利,目前在杭州已开始进行PP单层隔膜的生产销售。湿法双向拉伸工艺可使 品质更加均匀平衡,代表性公司有日本旭化成、东燃化学及美国Entek等。国内佛塑金辉高科在2004年建立了一条湿法双向拉伸PE隔膜生产线,2005 年底开始有产品在市场上销售。

我国高品质隔膜尚待突破。目前国内佛塑金辉高科、东莞星源科技、河南新乡格瑞恩、中科来方等厂商已可提供小型锂电池用隔膜,价格只有进口隔膜的1/3~1/2,采货周期也相对短些,但国产隔膜的厚度、强度、孔吸率不能得到整体兼顾,且量产批次均匀性、稳定性较差。

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