鋰電池的結(jié)構(gòu)中,隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性,性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。
一、鋰電池隔膜行業(yè)概述
鋰電池的結(jié)構(gòu)中,隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性,性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使電池的正、負(fù)極分隔開(kāi)來(lái),防止兩極接觸而短路,此外還具有能使電解質(zhì)離子通過(guò)的功能。
隔膜材質(zhì)是不導(dǎo)電的,其物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)電池的性能有很大的影響。電池的種類不同,采用的隔膜也不同。對(duì)于鋰電池系列,由于電解液為有機(jī)溶劑體系,因而需要有耐有機(jī)溶劑的隔膜材料,一般采用高強(qiáng)度薄膜化的聚烯烴多孔膜。
隔膜的發(fā)展開(kāi)始于20世紀(jì),1970年已經(jīng)出現(xiàn)了微孔隔膜生產(chǎn)工藝的專利登記信息。1991年,索尼公司推出了全球第一塊商業(yè)化鋰離子電池,隔膜產(chǎn)業(yè)與其他鋰電池相關(guān)產(chǎn)業(yè)正式進(jìn)入快速發(fā)展階段。1992年,日本政府制定了一項(xiàng)為期10年的鋰電池研究計(jì)劃,集中12家公司的力量聯(lián)合進(jìn)行攻關(guān)。在政府的總體規(guī)劃下,日本電動(dòng)車(chē)的科研經(jīng)費(fèi)得到了有效的落實(shí)。
二、鋰電池隔膜行業(yè)現(xiàn)狀分析調(diào)研
當(dāng)前國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜行業(yè)大步快跑的同時(shí),國(guó)產(chǎn)隔膜和鋁塑膜行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)不容忽視,在隔膜領(lǐng)域。一是產(chǎn)能過(guò)剩;二是品質(zhì)良莠不齊;三是高端市場(chǎng)仍由國(guó)外巨頭占據(jù)。此外,隨著三元電池解禁及高能量密度電池的訴求,電池安全性要求越來(lái)越高,對(duì)隔膜的要求相應(yīng)提高,市場(chǎng)對(duì)于涂覆隔膜等新技術(shù)正在提出新的要求。
隔膜是保證鋰離子電池安全穩(wěn)定工作的核心材料。目前我國(guó)鋰電池隔膜依賴進(jìn)口較大,未來(lái)隨著產(chǎn)能的擴(kuò)大,將有極大的進(jìn)口替代空間。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性,性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使電池的正、負(fù)極分隔開(kāi)來(lái),防止兩極接觸而短路,此外還具有能使電解質(zhì)離子通過(guò)的功能。
隔膜材質(zhì)是不導(dǎo)電的,其物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)電池的性能有很大的影響。電池的種類不同,采用的隔膜也不同。對(duì)于鋰電池系列,由于電解液為有機(jī)溶劑體系,因而需要有耐有機(jī)溶劑的隔膜材料,一般采用高強(qiáng)度薄膜化的聚烯烴多孔膜。
根據(jù)中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)訪日代表團(tuán)于2000年的考察情況來(lái)看,日本的鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速,當(dāng)時(shí)已經(jīng)擁有了比較完善的鋰電池產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)了從隔膜、電極、電解液等電池原材料的生產(chǎn),到電池的組裝、測(cè)試的良好銜接。不僅如此,隔膜生產(chǎn)企業(yè)所需的輥壓機(jī)、卷繞機(jī)、涂布機(jī)、剪切機(jī)等,均可在本土采購(gòu)。
三、中國(guó)鋰電池隔膜市場(chǎng)規(guī)模分析
從隔膜市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看,2019年中國(guó)鋰電隔膜市場(chǎng)規(guī)模(只統(tǒng)計(jì)基膜)35.6億元,同比下滑12.2%。市場(chǎng)規(guī)模增速遠(yuǎn)小于出貨量增速,主要原因?yàn)槠髽I(yè)產(chǎn)能規(guī)?;?yīng)提升,隔膜成本進(jìn)一步下降,造成隔膜價(jià)格下降,且下降速度遠(yuǎn)大于產(chǎn)品出貨量增速。2020年,國(guó)內(nèi)受疫情影響,工業(yè)生產(chǎn)受到停滯發(fā)展,對(duì)市場(chǎng)中的鋰電池隔膜價(jià)格的下降趨勢(shì)起到減緩左右,在國(guó)家大力支持新能源行業(yè)發(fā)展的政策扶持和產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)下,行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為32.7億元。
2020年,國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜市場(chǎng)規(guī)模約為32.7億元,較2019年下降了8.15%。雖然全國(guó)鋰電池隔膜出貨量保持15%以上的增長(zhǎng),但是由于價(jià)格逐漸降低,市場(chǎng)規(guī)模呈下降趨勢(shì),未來(lái)頭部企業(yè)產(chǎn)能規(guī)?;?yīng)將進(jìn)一步顯現(xiàn),成本進(jìn)一步下降。
從隔膜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看,占主要比重的為濕法隔膜,2020年中國(guó)濕法隔膜出貨量達(dá)到26億平米,同比增長(zhǎng)30%,占隔膜總出貨量的70%。干法隔膜出貨量11億平米,同比增長(zhǎng)超過(guò)40%,增速大于濕法,占隔膜市場(chǎng)總量的30%。濕法隔膜出貨量占比提升主要原因?yàn)槭袌?chǎng)對(duì)動(dòng)力電池高能量密度等性能要求進(jìn)一步提升,加之中高端數(shù)碼電池應(yīng)用占比提升,對(duì)濕法隔膜需求上升,進(jìn)而促進(jìn)濕法隔膜出貨量增加。2020年,國(guó)內(nèi)干法隔膜產(chǎn)能約為14.1億平方米,較2019年增長(zhǎng)了13.7%。濕法隔膜技術(shù)是國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜中主要的生產(chǎn)工藝,占比較重。2020年,國(guó)內(nèi)鋰電池濕法隔膜產(chǎn)能約為40.4億平方米,較2019年增長(zhǎng)了15.1%。
涂覆技術(shù)彌補(bǔ)了濕法隔膜熱穩(wěn)定性差的缺陷,涂覆隔膜相較于基膜安全性更優(yōu),濕法+涂覆將主導(dǎo)未來(lái)隔膜市場(chǎng)。干法工藝的原材料聚丙烯(PP)的熔融溫度在170℃左右,而濕法工藝的原材料聚乙烯(PE)的熔融溫度在140℃左右。因此濕法工藝生產(chǎn)的隔膜在高溫下容易收縮造成電池短路,安全難以得到保證,而涂覆技術(shù)可顯著提升其耐熱性,在180℃下仍可保持較小的收縮率。另外,涂覆隔膜具有良好的電解液浸潤(rùn)和吸液保液能力,不僅可以延長(zhǎng)電池循環(huán)壽命,還可以增加電池大倍率放電能力,適用于高端儲(chǔ)能電池和動(dòng)力電池。主要的涂覆材料分為陶瓷顆粒和聚偏氟乙烯(PVDF)。
濕法隔膜需求穩(wěn)定增長(zhǎng),優(yōu)勢(shì)在高端市場(chǎng)顯現(xiàn)。隔膜越薄內(nèi)阻越小,倍率性能和循環(huán)性能就越好,且較薄的隔膜可以給電極活性物質(zhì)提供更大的空間,電池容量更高,符合動(dòng)力電池高能量密度、高倍率等要求。尤其是高端市場(chǎng),幾乎所有三元電池中均使用濕法隔膜,其占比從16年的40%上下提高到現(xiàn)在的約70%。未來(lái)幾年動(dòng)力鋰電池將作為重要引擎拉動(dòng)濕法隔膜產(chǎn)量穩(wěn)定增長(zhǎng)。
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鋰電池的結(jié)構(gòu)中,隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性,性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜...
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