【EV江湖 asiachem】锂电隔膜基体材料主要包括聚烯烃材料和无纺布材料。由于聚烯烃材料具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的特点,使得其在锂离子电池研发初期便得到广泛应用,并成为锂电隔膜的主流方向。但随着近年来国家政策层面对动力电池单体及系统能量密度提出更高的要求,对聚烯烃隔膜的性能提出了挑战。
无纺布材料具有耐高温、孔隙率高等优点,此外,由于其三维孔结构,可有效避免因针刺造成的短路现象,提高保液率。无纺布隔膜的上述性能,尤其适合应用于动力锂离子电池。但亚化咨询《中国锂电隔膜年度报告2017》显示,近年来无纺布隔膜的大规模应用一直进展缓慢。
无纺布隔膜基材通常选用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、纤维素、聚亚酰胺(PI)、芳纶(聚对苯二甲酰对苯二胺)、氨纶(聚氨基甲酸酯纤维)等。自2010年美国杜邦宣布利用静电纺丝技术制备出PI隔膜以来,国内外多家企业积极研发无纺布材料隔膜。亚化咨询《中国锂电隔膜年度报告2017》显示,2010-2016年部分企业的研发成果如下表所示。
近两年有如下企业和机构进行了相关研发与产业布局。
Dreamweaver
2016年,Dreamweaver推出多款无纺布隔膜,包括Silver、Gold与Titanium三种系列,其中Silver系列为三者中最薄的,其厚度为20μm左右。公司目标是在2017年将其厚度降至15μm,在2018年将其厚度降至12μm。公司表示,该隔膜能为各种有储能需求的应用提供杰出的安全保护并延长电池的使用寿命,包括太阳能电池、电动汽车、电动工具等动力电池以及对安全性有更高要求的数码锂电产品。公司表示,公司已在德国的Glatfelter生产线每年生产1亿平米这种隔膜。
三菱制纸
2017年7月,三菱制纸宣布,公司将陶瓷离子涂敷在聚酯纤维构成的无纺布隔膜上,增强电池隔膜的耐高温性能,其可耐470℃的高温。资料显示,2018年,公司预计在高砂工厂投入近30亿日元设备,年生产能力增至3300万平方米。
中国海诚
中国海诚在2016年度报告中表示,公司研发中心主要在研项目为新能源汽车锂离子电池隔膜基纸产业化研发。
报告期内公司研发目的为解决攻克陶瓷无纺布锂电隔膜涂布量大、内阻大的技术瓶颈,研制PET基材加细密纺丝热复合技术及精细涂布技术。在锰酸锂电池生产线测试技术性能指标,完善陶瓷无纺布锂电隔膜技术,同时探索产业化及资本化运作模式,为产业化做好市场及生产前期准备工作。
未来拟达成目标:陶瓷无纺布隔膜在新能源汽车锂电池生产线完成测试调整,达成或接近进口产品的技术性能指标。完成工艺生产线技术包的编制,调查产品的市场技术进展,推进产业化发展。
2017年4月,中国海诚回答投资者提问时表示,公司锂电隔膜基技术研发目前尚处于实验室研发阶段。
金力股份
金力股份在2016年度报告中显示,公司开发的高耐热复合无纺布隔膜(耐热温度300℃以上)等新产品目前正在客户试用阶段,将会在2017年度投产。
宁波艾特米克锂电科技有限公司
2016年底,公司表示,其生产的高性能纳米纤维隔膜Sahara Aspen可用于动力锂电。其纤维直径50nm,隔膜孔径300-400nm,隔膜厚度15-30μm,售价在10元/m2左右。目前年产200万平米的隔膜中试设备已安装完成,正在进行中试和工艺调试,尔后转入小规模生产。
武汉纺织大学
2015年10月,武汉纺织大学申请了一种锂离子电池用聚苯硫醚陶瓷复合隔膜的制备方法的发明专利。该发明将无机纳米粒子和粘接剂配制的陶瓷浆料,涂覆到具有高熔点的聚苯硫醚基膜表面,制备聚苯硫醚陶瓷复合隔膜。相比聚烯烃陶瓷复合隔膜,该隔膜的热稳定性显著提高。
东华大学纺织学院
2017年4月,东华大学纺织学院在纤维基锂离子电池隔膜研究中取得进展。通过湿法成网将PVDF-HFP聚合物与无机耐高温短纤结合,制备出基于无机纤维非织造骨架的隔膜。该隔膜组装入电池后,其电化学性能在常温和高温下均获得显著提升。
亚化咨询《中国锂电隔膜年度报告2017》显示,截至2017年,无纺布隔膜在动力锂离子电池的应用仍然处于中试生产和小规模试用阶段,有技术的原因,也有成本和电池制造工艺匹配的原因。但是考虑到未来随着高容量三元材料电池成为市场主流,无纺布隔膜价格的下降以及技术的提高,无纺布隔膜在动力锂电的应用前景值得期待。
(来源:EV江湖 asiachem)
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