一、锂电池隔膜行业概况
锂离子电池隔膜是在锂离子电池正极和负极之间的一种聚合物隔膜,它是锂电池当中非常重要的部分。在日常生活中,它对电池的安全、加工成本都有着很大影响。它能使存在的电子在中间无法自由流动,并促使电解质液里的离子在正极和负极之间快速穿行。它的传导能力非间接的表现了锂电池的完整功能,并且隔绝正级和负极的用途迫使电池在非常规充电以及过高温度的状态下能够阻止电流持续上升,阻止电池因为短路而引起事故发生,同时包含微孔自闭的保护性能,这会使电池的消费者和物品起到很好的防护作用
目前产业化的隔膜制造技术主要有2种:湿法和干法,其中干法可以进一步分为单项拉伸干法和双向拉伸干法。
隔膜制备干法工艺与湿法工艺对比
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相关报告:华经产业研究院发布的《2020-2025年中国锂电池隔膜行业市场调查研究及投资前景预测报告》
二、锂电池隔膜行业现状
随着下游锂电池产业的快速发展,我国锂电池隔膜产业规模正在迅速扩大,2019年我国锂电池隔膜出货量达到27.4亿平方米,同比增长35.6%
2014-2018年中国锂电池产量
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2014-2019年中国锂电池隔膜出货量情况
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近几年新上的隔膜厂都选定湿法路线制造PE隔膜,以前有名的干法隔膜制造企业(如深圳市星源材质科技股份有限公司、沧州明珠)也纷纷增加湿法隔膜产线,湿法隔膜产量占比迅速提高,2019年湿法隔膜产量占到总体产量的72.6%,较2018年提高7.6个百分点。
2014-2019年中国锂电池干法湿法占比情况
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三、锂电池隔膜行业竞争格局
我国锂电隔膜市占率前五企业分别是上海恩捷、星源材质、沧州明珠、苏州捷力以及中兴新材,2018年市占率分别为23.6%、10.1%、7.6%、7.5%和5.7%
2018年中国隔膜行业市占率
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2019年中国部分重点锂电池隔膜企业情况
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四、锂电池行业发展趋势
动力电池的发展为隔膜的发展明确了方向并提出了具体的要求。动力电池的发展就是3个内容:提高能量密度、保证安全性、降低成本。单体比能量达到300Wh/kg以上、系统比能量力争达到260Wh/kg,成本降至1元/Wh以下。相应地,对隔膜提出的要求是2个方面:更高的安全性,更有利于电池发挥性能。
从安全方面考虑,有以下几种技术途径:一是,基于PE和PP隔膜的陶瓷涂覆。陶瓷涂覆的PE复合隔膜安全使用的温度可以提高到150~160℃,陶瓷涂覆的PP复合隔膜安全使用的温度可以提高到180~200℃。陶瓷涂覆提高了隔膜的安全性,但主要的不利影响是重量增加、成本提高、使电池的内阻增大。二是,基于PE和PP隔膜的聚合物涂覆,或在两面进行陶瓷和聚合物的不对称涂覆。聚合物的种类不同,会影响复合膜的性能,作用无法一概而论。三是,无纺布和陶瓷颗粒的复合膜。如果采用PET无纺布,复合膜的安全使用温度可以达到250℃左右。四是,采用耐高温的聚合物材料以及新型制膜工艺制造高安全性隔膜,如聚酰亚胺(PI)膜。PI膜的安全使用温度可以达到300℃。
从有利于电池性能发挥方面考虑,需要进一步优化隔膜的结构特性参数和一致性。比如厚度,孔隙率的合理取值,优化的孔径尺寸,优化的孔径分布等。另外,隔膜的一致性始终是规模化生产的核心问题。
另外,高电压电极材料体系是目前电池研究的热点之一。能否实现隔膜在0~5V电化学窗口内的稳定工作,也是隔膜研究以及未来隔膜产业发展的重要方向。自2012年中国科学院A类战略性先导科技专项“变革性纳米产业制造技术聚焦”“长续航动力锂电池”项目对耐高电压隔膜材料的研究已有布局,目前已取得多项有价值的成果。