說(shuō)起鋰電池，大家的注意力會(huì)放在安全性和性能表現(xiàn)。一顆鋰電池里有一種重要的材料，它就是-鋰電隔膜！隔膜是鋰電池內(nèi)層關(guān)鍵組件之一，它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。隔膜的性能直接影響電池的容量、循環(huán)和安全性。隔膜材質(zhì)是不導(dǎo)電的，電池的種類(lèi)不同，采用的隔膜也不同。

從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，2020年中國(guó)鋰電隔膜出貨量37.2億平米，同比增長(zhǎng)36%。從隔膜產(chǎn)品占比來(lái)看，濕法隔膜出貨量26億平米，占隔膜總出貨量的70%，同比增長(zhǎng)30%。干法隔膜出貨量11億平米，占隔膜市場(chǎng)總量的30%，同比增長(zhǎng)超過(guò)40%，增速大于濕法。

隔膜材料作為鋰電池成本占比較大、技術(shù)門(mén)檻相對(duì)較高。經(jīng)過(guò)2017、2018年產(chǎn)能大幅提升，市場(chǎng)供過(guò)于求，才讓材料價(jià)格快速下降。

行業(yè)稱(chēng)隔膜是鋰電材料中技術(shù)壁壘最高的一種，其技術(shù)難點(diǎn)在于造孔的工程技術(shù)、基體材料，以及制造設(shè)備。目前主流鋰電隔膜是使用聚烯烴，采用濕法制備工藝生產(chǎn)，其特點(diǎn)就是均勻的孔隙率、更薄的厚度以及更高的拉伸強(qiáng)度，能適應(yīng)純電動(dòng)汽車(chē)電池高能量密度發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)濕法隔膜的占比已經(jīng)從2015年的38%增長(zhǎng)到2020年的74%。

國(guó)內(nèi)鋰電池發(fā)展的初期，隔膜是鋰電池產(chǎn)業(yè)當(dāng)中國(guó)產(chǎn)化最慢的一環(huán)，當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)基本被國(guó)外企業(yè)壟斷。從2010年，在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈的帶動(dòng)下，鋰電池行業(yè)迅速發(fā)展，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)隔膜企業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過(guò)十年的發(fā)展和技術(shù)升級(jí)，國(guó)內(nèi)隔膜企業(yè)在提高質(zhì)量和產(chǎn)能同時(shí)，也積極開(kāi)拓海外市場(chǎng)。當(dāng)中國(guó)內(nèi)一家本土材料企業(yè)的崛起，成功逆襲為全球市場(chǎng)占有率第一的國(guó)內(nèi)企業(yè)，自此打破國(guó)外公司的壟斷和技術(shù)壁壘，這家企業(yè)就是濕法隔膜龍頭上海恩捷（恩捷股份）。據(jù)行業(yè)專(zhuān)家表示，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)電池隔膜行業(yè)進(jìn)行調(diào)整與重組，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)逐漸拉開(kāi)差距，呈現(xiàn)出強(qiáng)者更強(qiáng)，弱者淘汰的趨勢(shì)。缺少核心技術(shù)、資金的中小型企業(yè)發(fā)展不容樂(lè)觀，未來(lái)隔膜行業(yè)將進(jìn)一步加速洗牌。

目前我國(guó)旭化成、東燃化學(xué)在鋰電隔膜行業(yè)研究的比較深，那么，到底誰(shuí)才是這個(gè)行業(yè)的王者呢？小編就帶大家來(lái)了解一下！

一、旭化成高端鋰電池隔膜技術(shù)

旭化成是全球鋰電隔膜材料的巨頭，擁有世界最高市場(chǎng)份額。該公司于1998年開(kāi)發(fā)了Hipore鋰電池隔膜。Hipore擁有多個(gè)0.05-0.5μm微孔的高性能聚砜膜，具有無(wú)有害氣體排放、優(yōu)異的均勻性、均勻的亞微米孔、高孔隙率、高穿刺強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。

2015年2月旭化成斥資22億美元收購(gòu)全球第三大電池絕緣體生產(chǎn)商美國(guó)PolyporeInternational公司，成為了干濕法隔膜的主導(dǎo)廠家。收購(gòu)的Celgard公司（PolyporeInternational的分公司）自20世紀(jì)80年代開(kāi)始一次性鋰電池的開(kāi)發(fā)，并從事鋰電池隔膜的生產(chǎn)，20世紀(jì)90年代之后開(kāi)始二次可充鋰電池的開(kāi)發(fā)，并生產(chǎn)相應(yīng)的隔膜產(chǎn)品。Celgard的鋰離子電池隔膜主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池中，2016年5月25日，旭化成宣布投資60億日元用于滋賀縣守山市的鋰離子二次電池（LIB）用的隔膜，實(shí)現(xiàn)濕法4億1,000萬(wàn)平方米/年產(chǎn)能，干法2億平方米/年產(chǎn)能。2017年3月30日，旭化成對(duì)滋賀縣守山市的鋰離子二次電池（LIB）用的隔膜進(jìn)行了一次150億日元的增資，達(dá)產(chǎn)后鋰電隔膜能增加2億平方米/年的產(chǎn)能。2018年1月11日，旭化成發(fā)布公告稱(chēng)，決定在設(shè)備上投資75億日元來(lái)同時(shí)擴(kuò)大干/濕法隔膜產(chǎn)能。達(dá)產(chǎn)后干法膜能增加1億5,000萬(wàn)平方米/年，濕法膜增加9,000萬(wàn)平方米/年。通過(guò)兩次增產(chǎn)，該公司生產(chǎn)的干法隔膜增加到4億平方米/年的生產(chǎn)能力，濕法隔膜將增加到7億平/年的生產(chǎn)能力，預(yù)計(jì)2020年全部達(dá)成后將旭化成總產(chǎn)能將達(dá)到11億平方米/年。

（一）產(chǎn)品調(diào)研

1.鋰離子電池隔膜Hipore?

Hipore?是擁有多個(gè)0.05～0.5μm微孔的高性能隔膜，主要用于智能手機(jī)和筆記本電腦等多個(gè)領(lǐng)域。

（1）Hipore?特性

（2）Hipore?應(yīng)用

多應(yīng)用于電池；冷凝器。

2.鋰離子電池隔膜Celgard?

Celgard是一次（原）鋰電池市場(chǎng)的單層聚丙烯（PP）隔膜的領(lǐng)先供應(yīng)商。單層PP隔膜能夠提供更好的倍率性能，并且能在更寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，因此也非常適合電動(dòng)汽車(chē)（HEV）的應(yīng)用。

該公司專(zhuān)有三層技術(shù)是Celgard?電池隔膜與其他電池隔膜供應(yīng)商產(chǎn)品的主要區(qū)別特性。這種獨(dú)特的工藝能力，使Celgard可以將聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）的固有特性整合到一張鋰電池隔膜中。

（1）LIB用隔膜的制造方法

（3）旭化成的LIB隔膜的優(yōu)勢(shì)

干法膜：

價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力：過(guò)程簡(jiǎn)單（無(wú)溶劑），效率高；

濕法膜：

理解并應(yīng)對(duì)高端顧客的要求：依據(jù)自身的技術(shù)積累，為高端顧客提供新產(chǎn)品；

干法膜和濕法膜的復(fù)合：市場(chǎng)和技術(shù)開(kāi)發(fā)的融合，全面掌握LIB用隔膜的需求。

3.蓄鉛電池隔膜Daramic?

Daramic專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)動(dòng)力電池高附加值材料隔膜，有Daramic?HP?、Daramic?XP?、Daramic?EFS?、Daramic?INDCL?等型號(hào)。

（1）Daramic?蓄鉛電池的構(gòu)造

（二）技術(shù)調(diào)研

一種兼具耐磨裂性和低熱收縮性，熔融特性等性能優(yōu)異的聚烯烴微多孔膜的制造方法。

1.技術(shù)說(shuō)明

使用每10000個(gè)碳原子的末端乙烯基濃度為2個(gè)以上的聚乙烯（以下稱(chēng)為PEa）或該濃度為1個(gè)以下的聚乙烯（以下稱(chēng)為PEb）與PEa的混合物。

PEa密度最優(yōu)選為0.94~0.96g/cm3，粘均分子量（以下稱(chēng)為Mv）最優(yōu)選為30萬(wàn)~80萬(wàn)。PEa中所含分子量最優(yōu)選為3%以上，晶體熔點(diǎn)最優(yōu)選為134℃以上，150℃以下。分子量分布最優(yōu)選為14以上20以下。

PEb密度最優(yōu)選為0.94~0.96g/cm3，Mv最優(yōu)選為30萬(wàn)~80萬(wàn)，分子量分布最優(yōu)選為4以上10以下。

PEa和Peb混合比例無(wú)特別限制，且可混合多種PEa和PEb使用。

聚丙烯的Mv最優(yōu)選為40萬(wàn)~80萬(wàn)，晶體熔點(diǎn)160℃~165℃。為確保成形性和膜厚均勻性，聚丙烯相對(duì)于本發(fā)明的聚烯烴微多孔膜整體的含量最優(yōu)選為15~25wt%。

為減少膜厚不均并實(shí)現(xiàn)低熱收縮性，聚烯烴微孔膜末端乙烯基濃度最優(yōu)選為每10000個(gè)碳原子為6個(gè)以上，末端乙烯基濃度為15個(gè)以下，其分子量以聚乙烯換算的分子量Mv計(jì)，最優(yōu)選為20萬(wàn)~60萬(wàn)，膜厚最優(yōu)選為3μm~30μm，膜厚偏差最優(yōu)選為1.5%以下，氣孔最優(yōu)選為30~50%，膜透氣度最優(yōu)選為150~600s，穿刺強(qiáng)度最優(yōu)選為3~8N/16μm。

2.制備方法

具體制備工序如下：

（a）在氮?dú)夥諊拢瑢⒆鳛樵蠘?shù)脂聚乙烯和聚丙烯、增塑劑以及抗氧化劑熔融混煉的工序；

（b）擠出熔融物并擠出成片狀并冷卻硬化的工序；

（c）至少在單軸方向進(jìn)行拉伸的工序；

（d）提取增塑劑的工序；

（e）熱固定的工序。

工序的順序和次數(shù)無(wú)特別限制，優(yōu)選如下兩種：

第一種：（a）→（b）→（c）→（d）→（e）

第二種：（a）→（b）→（c）→（d）→（c）→（e）

（a）工序中綜合考慮防止熔融時(shí)的末端乙烯基反應(yīng)導(dǎo)致的聚烯烴的熱劣化效果以及經(jīng)濟(jì)性的平衡，抗氧化劑濃度最優(yōu)選為0.5~2wt%；類(lèi)型優(yōu)選作為主抗氧化劑的酚系抗氧化劑，如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇-四-[3-（3，5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸酯]等；

增塑劑優(yōu)選液體石蠟，重量比例最優(yōu)選為25wt%~75wt%。

另在不損害制膜性且不損害制膜效果的范圍內(nèi)，可混合硬脂酸鈣、硬脂酸鋅等金屬皂類(lèi)、紫外線(xiàn)吸收劑、光穩(wěn)定劑、防靜電劑、防霧劑、著色顏料等公知添加劑。

熔融混煉法可使用亨舍爾混合機(jī)、帶式混合機(jī)、桶混機(jī)等混合后，通過(guò)單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)等螺桿擠出機(jī)、捏合機(jī)、班伯里混合機(jī)等進(jìn)行熔融混煉的方法。優(yōu)選雙螺桿擠出機(jī)，增塑劑可用亨舍爾混合機(jī)等于原料樹(shù)脂進(jìn)行混合。混煉溫度最優(yōu)選為180℃以上，260℃以下。在后續(xù)（b）~（e）工序中，可在不損害聚烯烴微多孔膜的品質(zhì)和性能程度下，熔融混煉時(shí)，將切齊膜的TD（寬度方向）端部時(shí)產(chǎn)生的碎屑作為原料再次混入。

在（b）工序中將（a）工序所得到的混煉成形為片狀的方法優(yōu)選使其接觸用冷卻介質(zhì)冷卻的輥或擠壓機(jī)的方法。

（c）工序中所使用的拉伸方法，優(yōu)選利用同時(shí)雙軸伸幅機(jī)進(jìn)行的同時(shí)雙軸拉伸。拉伸面的放大率最優(yōu)選為40倍以上，100倍以下，拉伸溫度優(yōu)選為115℃以上，130℃以下。

（d）工序中的提取溶劑優(yōu)選二氯甲烷、甲乙酮。且從經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)出發(fā)，（d）工序中的提取溶劑可循環(huán)使用（d）工序中回收的溶劑。回收方法可使用蒸餾和相分離等從提取溶劑和增塑劑的混合物中分離回收提取溶劑的方法。增塑劑的提取可將（c）工序中得到的片浸漬在這些提取溶劑中，并將其充分干燥。

（e）工序中的熱固定可通過(guò)用伸幅機(jī)、輥拉伸機(jī)等在設(shè)定的溫度氣氛中，進(jìn)行規(guī)定的松弛操作而實(shí)施，而且，為調(diào)整氣孔率等，可在松弛前進(jìn)行低倍率的拉伸。此時(shí)的拉伸倍數(shù)優(yōu)選為0.9倍以下，拉伸溫度優(yōu)選為110℃以上，135℃以下。

另外，在不損害制膜效果的前提下，可根據(jù)需要實(shí)施電子射線(xiàn)照射、等離子體照射、離子束照射、表面活性劑涂布、化學(xué)改性等表面處理。

二、東燃化學(xué)高端鋰電池隔膜技術(shù)

東燃化學(xué)是是國(guó)際上隔膜材料的主要供應(yīng)商，該公司生產(chǎn)的電池隔膜可顯著提高混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(chē)鋰離子電池的制成。

（一）產(chǎn)品調(diào)研

該公司的SETELA產(chǎn)品是利用濕法延伸工藝制作而成。首先，將樹(shù)脂和溶劑進(jìn)行混煉并制成板狀薄片。接著，通過(guò)延伸該薄膜形成微孔。之后要清洗和抽出投入的溶劑，并實(shí)施干燥熱處理，然后將其作為產(chǎn)品卷取分切。

該公司產(chǎn)品SETELA是世界首款聚乙烯凝膠延伸微孔膜，孔隙尺寸分布均一，平均流量直徑為0.02-0.1μm，薄膜的厚度為5-25μm。LIB電池的安全性和可信賴(lài)性高，可抑制熱失控，在高溫情況下可維持絕緣性，也可維持電極間的絕緣性，力學(xué)強(qiáng)度高。

該公司的微孔膜可依據(jù)制作方法的不同，可制作大孔徑、中孔徑及小孔徑的產(chǎn)品。孔徑越大，組裝電池的情況下，電解液的滲透速度越快。小孔徑的情況，在使用電池的情況下可防止形成樹(shù)枝狀結(jié)晶。

特征：

使用壽命長(zhǎng)：添加耐氧化性樹(shù)脂，提高使用壽命；

容量大：提高強(qiáng)度，具有耐壓縮性；

安全性高：利用覆膜技術(shù)的SD溫度の低溫化和MD溫度的高溫化，提高其安全性。

（二）技術(shù)調(diào)研

一種包含聚合物且具有良好平衡的滲透性和熱收縮性的微孔膜（特別是高溫條件下）。

1.技術(shù)說(shuō)明

聚甲基戊烯占膜層重量的22wt%~40wt%，膜的透氣性≤1.0*103s/100cm3/20μm，105℃條件下TD熱收縮率≤2.1%，130℃條件下TD熱收縮率＜25.0%。

2.制備方法

具體制備工序如下：

（a）擠出包含稀釋劑和聚合物的混合物，制備至少一層擠出物，該層由22wt%~40wt%的聚甲基戊烯（基于該層中聚合物的重量）組成；

（b）利用模具擠出復(fù)合聚合物和稀釋劑，形成擠出物；

（c）選擇性冷卻擠出物，形成冷卻擠出物，如凝膠狀片材；

（d）將擠出物或冷卻擠出物在至少一個(gè)平面方向拉伸；

（e）從擠出物或冷卻擠出物中去除至少一部分稀釋劑，形成膜；

（f）從膜上去除剩余可揮發(fā)性物質(zhì)；（無(wú)固定順序要求，在步驟e后面的任何時(shí)間均可）

（g）對(duì)膜進(jìn)行熱處理（如退火）；（無(wú)固定順序要求，在步驟e后面的任何時(shí)間均可）

過(guò)往國(guó)內(nèi)隔膜發(fā)展更偏向市場(chǎng)，海外的日韓企業(yè)更側(cè)重于技術(shù)。長(zhǎng)期來(lái)看，技術(shù)迭代才是國(guó)內(nèi)企業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。鋰電隔膜是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中最具技術(shù)壁壘的關(guān)鍵內(nèi)層組件，制造性能優(yōu)異的隔膜對(duì)生產(chǎn)工藝的要求非常高。目前，國(guó)內(nèi)隔膜質(zhì)量一致性還有提升空間，與國(guó)外產(chǎn)品在質(zhì)量與性能方面尚有差距。高端的隔膜一般附帶有陶瓷材料，假如電解液溫度過(guò)高，材料膨脹，孔隙會(huì)像閘門(mén)相同關(guān)閉，切斷離子交流，從而防止鋰離子電池因溫度過(guò)高而起火爆，炸在高端隔膜領(lǐng)域，技術(shù)和質(zhì)量是企業(yè)最核心的競(jìng)爭(zhēng)力，少少的差距都會(huì)導(dǎo)致失去市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜企業(yè)只有不斷完善制造工藝，技術(shù)升級(jí)，在產(chǎn)量與質(zhì)量同步提升，有望占領(lǐng)行業(yè)技術(shù)最高點(diǎn)。前沿材料，·新威研選