隔膜在電池材料中主要的功能為隔絕正負(fù)極以防止電池自我放電及兩極短路等問題,主要材質(zhì)使用多孔質(zhì)的高分子膜,包括聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP),因此又稱聚乙稀薄膜、PE膜。由于隔膜的安全性、滲透性、孔隙度及膜厚度將互相影響離子傳導(dǎo)度及機械強度,所以制造不同的產(chǎn)品必須應(yīng)用不同的設(shè)計方式,如單層、雙層及三層的隔離膜。
中文名稱 | 鋰電隔膜 | 外文名稱 | Lithium battery diaphragm |
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全稱 | 鋰離子電池隔膜 | 分類 | 織造膜,非織造膜,微孔膜等 |
功能 | 防止電池自我放電及兩極短路 | 別稱 | 聚乙稀薄膜、PE膜 |
隨著新能源汽車的逐漸推廣,未來對動力鋰電池材料的需求將得到引。鋰電池由正負(fù)電極、電解質(zhì)及聚合物隔離膜組成,隔膜系鋰電材料中技術(shù)壁壘最高的一種高附加值材料,毛利率通常達(dá)到70%以上,占了鋰電池成本的20-30%。按照計算,一輛汽車就可以用到一千到兩千平方米的隔膜。
便攜式電動工具、移動電話、筆記本電腦、攝錄機等可充電鋰離子電池、小型動力工具電池等主要使用聚烯烴隔膜,技術(shù)及市場都已經(jīng)十分成熟。如今全球近95%隔膜主要由旭化成(Asahi Kasei Chemicals)、東燃化學(xué)(Tonen)及美國Celgard三家公司生產(chǎn)。其中,旭化成5成以上的隔膜主要供應(yīng)給Sanyo;而Celgard則是MBI和比亞迪的主要供應(yīng)商;由于擁有Sony、SDI、LGC等客戶,東燃化學(xué)成為全球此類隔膜的第三大供應(yīng)商。
由于我國在鋰離子電池隔膜的研究與開發(fā)方面起步較晚,國內(nèi)能生產(chǎn)隔膜的企業(yè)屈指可數(shù),其中僅有星源科技、金輝高科、新鄉(xiāng)格瑞恩、桂林新時代等幾家技術(shù)相對成熟,并形成初步產(chǎn)業(yè)化。
縱觀國內(nèi)的鋰離子電池隔膜市場,雖然如今依然是國外品牌一統(tǒng)天下,但是隔膜的國產(chǎn)化已經(jīng)呈現(xiàn)出喜人的局面。如今國內(nèi)3種類型的聚烯烴隔膜均已經(jīng)實現(xiàn)了市場化,并且產(chǎn)能在逐步擴大,產(chǎn)品的質(zhì)量也在不斷提升。如今國產(chǎn)隔膜在低、中端市場已經(jīng)大部分替代了進口產(chǎn)品,少量產(chǎn)品已經(jīng)進入高端市場,市場價格隨著國產(chǎn)隔膜的問世已經(jīng)有所降低,由2003年的15~20元/m2降低到如今的8~15元/m2。
根據(jù)不同的物理、化學(xué)特性,鋰離子電池隔膜材料可以分為:織造膜,非織造膜(無紡布),微孔膜,復(fù)合膜,隔膜紙,碾壓膜等幾類。聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對廉價的特點,因此聚乙烯,聚丙烯等聚烯烴微孔膜在鋰離子電池研究開發(fā)初期便被用作鋰離子電池隔膜。時至今日,商品化的鋰離子電池隔膜仍然是聚烯烴微孔膜。如今,固體和凝膠電解質(zhì)開始被用作一個特殊的組件,同時發(fā)揮電解液和電池隔膜的作用,是一項新興的技術(shù)手段。
電池的隔膜主要起到兩個作用 1.絕緣層,可以有效的防止正負(fù)電極相接觸而導(dǎo)致內(nèi)部短路 2.半透層,這個主要存在于鋰離子電池這類液體電池中,可以組織體積比較大的分子通過而只允許小體積的帶電離子通過 &nb...
中國塑料加工協(xié)會內(nèi)部權(quán)威人士稱,《鋰離子電池用聚烯烴隔膜》國家標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)上報國標(biāo)委,預(yù)計今年會正式出臺。 某券商分析師告訴稱,該標(biāo)準(zhǔn)對于整個行業(yè)是具有推動作用的,并且能夠更好的規(guī)范鋰電池隔膜的市場...
鋰電池隔膜的要求:(1)具有電子絕緣性,保證正負(fù)極的機械隔離;(2)有一定的孔徑和孔隙率,保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率,對鋰離子有很好的透過性;(3)由于電解質(zhì)的溶劑為強極性的有機化合物,隔膜必須耐電...
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近日,中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所設(shè)計并制備了一種基于聚酰亞胺無紡布的交聯(lián)型復(fù)合凝膠隔膜。該類隔膜結(jié)合了無紡布隔膜和凝膠聚合物電解質(zhì)的雙重優(yōu)勢,其制備方法簡單,易于實現(xiàn)工業(yè)化。其中,作為底膜的無紡布材料賦予隔膜優(yōu)異的熱尺寸穩(wěn)定性,能有效防止電池在發(fā)熱狀態(tài)下因隔膜熔化和收縮而發(fā)生的短路爆炸事故。而隔膜內(nèi)部交聯(lián)的聚醚組分使復(fù)合隔膜具有長期使用的穩(wěn)定性,并且被電解液溶脹后即
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近日,中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所動力鋰電池工程實驗室設(shè)計并制備了一種基于聚酰亞胺無紡布的交聯(lián)型復(fù)合凝膠隔膜。該類隔膜結(jié)合了無紡布隔膜和凝膠聚合物電解質(zhì)的雙重優(yōu)勢。該隔膜制備方法簡單,易于實現(xiàn)工業(yè)化。其中,作為底模的無紡布材料賦予了隔膜優(yōu)異的熱尺寸穩(wěn)定性,能有效防止電池在發(fā)熱狀態(tài)下因隔膜熔化和收縮而發(fā)生的短路爆炸事故。而隔膜內(nèi)部交聯(lián)的聚醚組分使復(fù)合隔膜具有長期使用的穩(wěn)定性,且被電解液溶脹后即可形成凝膠聚合物電解質(zhì)。這一設(shè)計
根據(jù)不同的物理、化學(xué)特性,鋰電池隔膜材料可以分為:織造膜、非織造膜(無紡布)、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對廉價的特點,因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴微孔膜在鋰電池研究開發(fā)初期便被用作鋰電池隔膜。盡管近年來有研究用其他材料制備鋰電池隔膜,如采用相轉(zhuǎn)化法以聚偏氟乙烯(PVDF)為本體聚合物制備鋰電池隔膜,研究纖維素復(fù)合膜作為鋰電池隔膜材料等。然而,至今商品化鋰電池隔膜材料仍主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。
鋰電池隔膜市場容量及應(yīng)用分布
鋰電池行業(yè)保持高速發(fā)展。全球消費電子、新能源汽車及儲能等下游需求增長,帶動鋰電池市場規(guī)模持續(xù)擴大。據(jù)中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2016 年全球鋰電池電 芯產(chǎn)值達(dá)到 2158 億元人民幣,同比增長 22.9%。預(yù)計在新能源汽車推廣帶動下,2017年全球鋰電池電芯市場規(guī)模將達(dá)到 2567 億元人民幣,產(chǎn)值增長為 19%。2016 年我國 國內(nèi)鋰電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá) 1115 億元,比去年同期增長 13.20%。2011 年以來,我國鋰電池產(chǎn)值年復(fù)合增速達(dá) 16.34%。
隔膜是鋰離子電池關(guān)鍵的四大原材料之一。隔膜性能的優(yōu)劣直接影響電池內(nèi)阻、放電容量、循環(huán)使用壽命以及電池安全性能電池性能。鋰電池的放電原理是電池負(fù)極材料中的鋰離子脫附,通過電解液移動到正極,電子隨即通過外電路由負(fù)極移動到正極產(chǎn)生電流。
新能源汽車快速發(fā)展促進鋰電池隔膜需求井噴
國家政策利好,新能源汽車行業(yè)高速前行。2014 年被視為中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展元年,受國家免征購置稅、車船稅、國家財政補貼,地方財政補貼、一線城市新能源專用車牌等一系列利好政策的影響,中國新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅猛。根據(jù)工信部統(tǒng)計,2016 年,中國新能源汽車?yán)塾嬌a(chǎn) 51.7 萬輛,銷量達(dá) 50.7 萬輛,同比分別增長達(dá) 51.87% 和 53.13%。
目前,國內(nèi)新能源汽車以純電動乘用車和純電動商用車為主,分別占新能源汽車構(gòu)成的 48%和 33%。按照2012年國務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012~2020 年)》,到 2020 年純電動汽車和插電式混合動力汽車產(chǎn)能力爭達(dá) 200 萬 輛、累計產(chǎn)銷量超過 500 萬輛??梢灶A(yù)計,未來新能源汽車發(fā)展將依然迅速。
動力電池潛力大,隔膜需求旺盛。新能源汽車爆發(fā)式增長,帶動上游動力電池需求大增。目前新能源汽車不同車型所使用的動力電池容量差別較大,處于 10-250Kwh 之間。
一般純電動乘用車和插電式混合動力商用車電池容量在 15-35Kwh 之間,而混合動力乘用車為 10-15Kwh,純電動商用車電池容量較大,一般在 150Kwh-250Kwh 之間。鋰電池每度電的隔膜需求量約為 20-25 平方米,不同電池因能量密度、正極材料差異而各自的隔膜用量不同。結(jié)合我國新能源汽車產(chǎn)銷結(jié)構(gòu)等因素,我們估算 2016 年我國鋰電池的每度電隔膜需求量為 22.8 平方米。預(yù)計未來動力型鋰電池將繼續(xù)帶動鋰電池隔膜需求。
儲能鋰電池蓬勃發(fā)展,驅(qū)動隔膜消費增加。目前,鉛酸電池在儲能電池領(lǐng)域中占據(jù)絕對主導(dǎo)地位,約占市場份額的 98%。由于鉛酸電池產(chǎn)業(yè)帶來的嚴(yán)重鉛污染問題,國家出臺相關(guān)政策限制其產(chǎn)能。儲能鋰電池則具有循環(huán)壽命長、能量密度大、能效高、綠色環(huán)保等優(yōu)勢,但由于生產(chǎn)成本過高,短期內(nèi)尚且無法大規(guī)模取代鉛酸電池。
目前,儲能型鋰電池的市場需求占比提高至 7%。技術(shù)的進步以及工藝的日漸完善,鋰離子電池成本價 格逐步下降;光伏、風(fēng)電裝機量增加,儲能電站建設(shè)步伐加快,儲能型鋰電池市場需求將會呈現(xiàn)高增長。預(yù)測算2017年儲能方面鋰電池隔膜需求量為 3.83Gwh, 按照 1Kwh 需要隔膜 25 平方米測算,預(yù)計 2017 年鋰電隔膜需求量將達(dá)到 0.9 億平方米,同比增速將保持 18%。
新能源汽車和儲能應(yīng)用大發(fā)展,將帶動國內(nèi)鋰電池隔膜消費量高速前進。我們預(yù)計 2017-2020 年國內(nèi)鋰電池隔膜消費量將分別為 15.8 億平方米、18.9 億平方米、23.5 億平方米和29.5 億平方米,相比 2016 年年均復(fù)合增速為 21%,其中新能源汽車領(lǐng)域鋰電池隔膜需求量年均復(fù)合增速為 32%。
中國企業(yè)逐步分享外資壟斷的隔膜市場
全球鋰電池隔膜產(chǎn)量高速增長,濕法隔膜占據(jù)主導(dǎo)地位。在鋰電池下游市場不斷擴張的帶動下,全球鋰電池隔膜增速不斷提高。根據(jù)高工鋰電統(tǒng)計,2015 年全球鋰電池隔膜 產(chǎn)量為 12.9 億平方米,同比增長 31.5%。2010-2015 年,鋰電池隔膜產(chǎn)量年均復(fù)合增速達(dá) 20.87%。未來行業(yè)有望繼續(xù)保持較高增速,高工鋰電預(yù)計 2016 年整體產(chǎn)量增速 達(dá)到 29%。從產(chǎn)量結(jié)構(gòu)來看,2015 年全球濕法隔膜占比為 65%,相較于 2014 年同比 上升 4 個百分點。這表明濕法工藝在全球鋰電池隔膜產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)地位十分穩(wěn)固。
近年來,中國和韓國企業(yè)逐步掌握干法隔膜制備工藝并持續(xù)擴大產(chǎn)能,行業(yè)的市場格局有所變化。2016 年日本、韓國、美國等5 家隔膜企業(yè)的市場占有率為 62%,相較于 2015 年的 68%下降 6 個百分點,行業(yè)集中度有所分散。
中國鋰電池隔膜崛起,濕法占比低于全球水平。由于行業(yè)的巨大需求,國內(nèi)涉足隔膜產(chǎn)業(yè)的企業(yè)不斷增加,生產(chǎn)技術(shù)也取得長足進步,加快了中國隔膜國產(chǎn)化進程。據(jù)高工鋰電統(tǒng)計,2015 年中國鋰電隔膜銷量達(dá)到 6.28 億平方米,同比增長 49.5%,預(yù)計 2016 年將達(dá)到8.15 億平方米,同比增長 29.8%。2010-2015 年,我國鋰電池隔膜銷量年均復(fù)合增速達(dá) 62.7%。
同期,我國鋰電池隔膜市場規(guī)模年均復(fù)合增速為 38.4%。在產(chǎn)能結(jié)構(gòu)上,我國鋰電池隔膜仍以干法工藝為主,2015 年濕法隔膜占比為 38%,雖較 2014 年同比上升 6個百分點,但仍遠(yuǎn)低于全球 68%的平均水平。目前我國鋰電池隔膜生產(chǎn)企業(yè)紛紛加碼濕法工藝,預(yù)計未來我國濕法隔膜產(chǎn)能占比將大幅提升。
薄膜通是一個專注于薄膜上下游產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)服務(wù)平臺。平臺以塑料薄膜成型配方工藝技術(shù)為核心,通過內(nèi)置算法,向行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)和用戶提供專業(yè)的自動在線配方指導(dǎo),成本估算,性能對比,數(shù)據(jù)查詢,市場信息,人力資源,薄膜監(jiān)測和品牌推廣服務(wù)。
截止2017年,薄膜通數(shù)據(jù)平臺統(tǒng)計,擁有約1萬多家薄膜相關(guān)企業(yè),3萬多從業(yè)人員,30多個行業(yè)專家和顧問,通過我們不斷的技術(shù)創(chuàng)新,產(chǎn)品創(chuàng)新,服務(wù)創(chuàng)新,立志驅(qū)動薄膜行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。
在"十一五"期間,中央政府將在鋰電池研制方面投資6000萬元,同時要求承擔(dān)項目的公司按照10倍比例投入配套資金,這樣總的投資將達(dá)到6億元。
2006年9月14 日,國家財政部等五部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于調(diào)整部分商品出口退稅率和增補加工貿(mào)易禁止類商品目錄的通知》。根據(jù)《通知》規(guī)定,鉛酸蓄電池、氧化汞電池的出口退稅政策被取消;而將鋰電池出口退稅13%上調(diào)至17%。
鋰電池隔膜屬于國家鼓勵發(fā)展的電池配套材料,符合國家《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南》,同時屬于"國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)"中所列的前沿技術(shù)第(11)項:高效能源材料技術(shù)中的高效二次電池材料及關(guān)鍵技術(shù)專題。2008年度國家"863"計劃將"低成本鋰電池隔膜關(guān)鍵技術(shù)研究"列為重點產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)向項目。