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電池隔膜生產(chǎn)線設(shè)備專家,

鋰離子電池隔膜生產(chǎn)線常識(shí)
              
                1. 鋰離子電池隔膜的現(xiàn)狀及展望

    自1992年，日本索尼公司推出*塊商品化鋰離子電池以來(lái)，鋰離子電池就以相對(duì)于其它二次電池所具有的能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率小、無(wú)記憶效應(yīng)和綠色環(huán)保等突出優(yōu)勢(shì)，成為化學(xué)電源應(yīng)用領(lǐng)域中競(jìng)爭(zhēng)力的電池。2009年的金融危機(jī)成為電動(dòng)車發(fā)展的催化劑，鋰離子電池被人們寄予厚望。而占鋰離子電池成本近1/3的隔膜同樣值得期待。
           
                 鋰離子電池隔膜市場(chǎng)需求及國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程
    
    我國(guó)是世界大的鋰電池生產(chǎn)基地，第二大鋰電池生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，鋰電產(chǎn)品已經(jīng)占到*的30-40%。我國(guó)對(duì)鋰電池隔膜的需求與日俱增。據(jù)中國(guó)化學(xué)與物理鋰電池行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2009年我國(guó)隔膜需求量超過(guò)1.2億平方米，2010年產(chǎn)量3.51億平方米，同比增長(zhǎng)38%。而隨著電動(dòng)車市場(chǎng)的啟動(dòng)，隔膜需求增長(zhǎng)率還有很大的提升空間。預(yù)計(jì)到2013年，隔膜需求量可達(dá)5.63億平方米，為2009年市場(chǎng)容量的1.76倍。主要廠商均處于擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)程中，幾乎所有廠商都將在今后兩年內(nèi)將產(chǎn)能提高一倍以上。面對(duì)80%的隔膜依賴進(jìn)口現(xiàn)狀，我國(guó)自主生產(chǎn)隔膜替代進(jìn)口潛力巨大。2013年用于電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能 裝置的高性能隔膜出貨量2.1億m2，需求占比達(dá)25%，預(yù)計(jì)2016年，高性能隔 膜出貨量將達(dá)11.35億m2，需求占比達(dá)57%，2013-2016年期間復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)75%。從增長(zhǎng)率來(lái)看，高性能隔膜2012年以來(lái)增長(zhǎng)率雖然出現(xiàn)一定程度下滑，但始終保持 50%以上的增速，而普通隔膜的增速則保持在10%左右的水平。高性能隔膜將成為未來(lái)鋰電池隔膜市場(chǎng)的主要需求增長(zhǎng)點(diǎn)。
    鋰離子電池隔膜主要為多孔性聚烯烴，可分為單層聚丙烯微孔膜（PP），單層聚乙烯微孔膜（PE），聚丙烯、聚乙烯多層微孔膜。由于聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，化學(xué)穩(wěn)定性和相對(duì)廉價(jià)的特點(diǎn)，一直以來(lái)為隔膜加工的主材料之一?，F(xiàn)有的聚烯烴隔膜生產(chǎn)工藝可分為干法和濕法兩大類，但細(xì)分生產(chǎn)工藝達(dá)8種之多，干、濕法工藝方法大家在網(wǎng)上、 及很多專業(yè)文獻(xiàn)都能查到相關(guān)介紹。
      伴隨著鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的國(guó)產(chǎn)鋰電池隔膜已逐漸成熟，以深圳星源材質(zhì)、南通天豐、佛山金輝、河南格瑞恩為代表的國(guó)內(nèi)鋰離子電池隔膜廠家迅速成長(zhǎng)起來(lái)，部分廠家的產(chǎn)品與進(jìn)口膜相比，性能指標(biāo)已相差無(wú)幾，且價(jià)格只有進(jìn)口隔膜的1/3-1/2甚至更低。并且，供貨周期短、售后服務(wù)及時(shí)，可真正為客戶 “量身定做”。
      
      鋰電池隔膜*以來(lái)一直籠罩著一層神秘的色彩，除了有它高毛利潤(rùn)外，還有技術(shù)上的壁壘。隔膜技術(shù)含量高的原因在于它的造孔工藝難度大，隔膜的技術(shù)難度在于造孔的工程技術(shù)以及基本材料。其中造孔的工程技術(shù)包括隔膜造孔工藝、生產(chǎn)設(shè)備以及產(chǎn)品的*性?；静牧习ň巯N材料的添加劑配方，雖然都是經(jīng)縱向、橫向拉伸制膜，但卻是一個(gè)復(fù)雜而精密的加工過(guò)程。只有非常高要求的生產(chǎn)工藝配方，才能有優(yōu)異的孔均勻度及厚度的均勻性。
      國(guó)內(nèi)企業(yè)都在嘗試突破*壁壘，開(kāi)發(fā)鋰電池隔膜，但也突破相關(guān)技朮難度。
      欣喜的是國(guó)產(chǎn)鋰電池隔膜已經(jīng)起步，生產(chǎn)鋰電池隔膜企業(yè)都是在經(jīng)過(guò)3-5年的艱辛研發(fā)后，走出了一條有自己特色的、有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新之路。
      到目前為止公開(kāi)報(bào)道建成的隔膜廠家有20余家，在建中的約有15家。可見(jiàn)我國(guó)隔膜行業(yè)再也不是“霧里看花”，而是“擊鼓傳花”了。加大技術(shù)研發(fā)、提高自主創(chuàng)新，創(chuàng)新是企業(yè)前進(jìn)的動(dòng)力，因此，隔膜企業(yè)一定要加大科技創(chuàng)新的投入、加強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)。
            
                 2. 鋰離子電池隔膜的性能要求
    
      鋰離子電池由正、負(fù)極材料、電解液、隔膜以及電池外殼組成。隔膜作為電池的“第三極”，是鋰離子電池中的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一。隔膜吸收電解液后，可隔離正、負(fù)極，以防止短路，同時(shí)允許鋰離子的傳導(dǎo)。在過(guò)度充電或者溫度升高時(shí)，隔膜通過(guò)閉孔來(lái)阻隔電流傳導(dǎo)，防止爆炸。隔膜性能的優(yōu)勢(shì)決定電池的界面結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻，進(jìn)而影響電池的容量、循環(huán)性能，充放電電流密度等關(guān)鍵特性。性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能起著有重要的作用。
      鋰離子電池隔膜生產(chǎn)材料目前還是以聚烯烴為*，聚烯烴材料具有強(qiáng)度高、防火、耐化學(xué)試劑、耐酸堿腐蝕性好、生物相容性好、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。聚烯烴化合物可以提供良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，具有高溫自閉性能，確保鋰離子二次電池在日常使用上的安全性。
      1 、厚度均勻性
      隔膜的厚度均勻性與所有薄膜生產(chǎn)企業(yè)要求是一樣的，是一個(gè)永遠(yuǎn)追求的重要的質(zhì)量指標(biāo)，它直接影響隔膜卷的外觀質(zhì)量以致內(nèi)在性能，是生產(chǎn)過(guò)程嚴(yán)加控制的質(zhì)量指標(biāo)之一。鋰電池用戶對(duì)隔膜的分切有其特殊的要求，除了有特殊的隔膜分切機(jī)、專業(yè)培訓(xùn)的專業(yè)分切人員外，與隔膜自身的厚度均勻性關(guān)系較為密切。
    在自動(dòng)化程度很高的隔膜生產(chǎn)線上，隔膜厚度都是采用精度很高的在線非接觸式測(cè)厚儀及快速反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和控制的。隔膜的厚度均勻性包括縱向厚度均勻性和橫向厚度均勻性。其中橫向厚度均勻性尤為重要。一般均要求控制在+1微米以內(nèi)。
       2、力學(xué)性能
      隔膜的力學(xué)性能是影響其應(yīng)用的一個(gè)重要因素，如果隔膜破裂，就會(huì)發(fā)生短路，降低成品率，因此要求隔膜在電池組裝和充放電結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中，需要自身具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。隔膜的機(jī)械強(qiáng)度可用抗穿刺強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度來(lái)衡量。
      拉伸強(qiáng)度，隔膜的拉伸強(qiáng)度與制膜的工藝相關(guān)聯(lián)。采用單軸拉伸，膜在拉伸方向上與垂直方向強(qiáng)度不同；而采用雙軸拉伸時(shí)，隔膜在兩個(gè)方向上*性會(huì)相近。一般拉伸強(qiáng)度主要是指縱向強(qiáng)度要達(dá)到100MP以上，橫向強(qiáng)度不能太大，過(guò)大會(huì)導(dǎo)致橫向收縮率增大，這種收縮會(huì)加大鋰電池廠家正、負(fù)極接觸的幾率。
      抗穿刺強(qiáng)度，抗穿刺強(qiáng)度是指施加在給定針形物上用來(lái)戳穿隔膜樣本的質(zhì)量，用它來(lái)表示隔膜在裝配過(guò)程中發(fā)生短路的趨勢(shì)。因隔膜是被夾在凹凸不平的正、負(fù)極片間，需要承受很大的壓力。為了防止短路，所以隔膜必須具備一定的抗穿刺強(qiáng)度?？勾┐虖?qiáng)度值一般在300-500g。
       3、透過(guò)性能
      透過(guò)性能可用在一定時(shí)間和壓力下，通過(guò)隔膜氣體的量的多少來(lái)表征，主要反映了鋰離子透過(guò)隔膜的通暢性。隔膜透過(guò)性的大小是隔膜孔隙率、孔徑、孔的形狀及孔曲折度等隔膜內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)綜合因素影響的結(jié)果。
      作為鋰電池隔膜材料，本身具有微孔結(jié)構(gòu)，微孔在整個(gè)隔膜材料中的分布應(yīng)當(dāng)均勻?？讖揭话阍?.03-0.12um。孔徑太小增加電阻，孔徑太大易使正負(fù)極接觸或被枝晶刺穿短路。
      隔膜廠家現(xiàn)在基本以透氣度、孔隙度指標(biāo)來(lái)衡量透氣性。透氣率是指特定的空氣在特定的壓力下通過(guò)特定面積隔膜所需要的時(shí)間，用Gurley值來(lái)表示。根據(jù)隔膜厚度，一般在300-700s/100ml?？紫堵适菃误w膜的體積中孔的體積百分率，它與原料樹(shù)脂及膜的密度有關(guān)?，F(xiàn)有鋰離子電池隔膜的孔隙率在40%-50%之間。
       4、理化性能
      潤(rùn)濕性和潤(rùn)濕速度：較好的潤(rùn)濕性有利于提高隔膜與電解液的親和性，擴(kuò)大隔膜與電解液的接觸面，從而增加離子導(dǎo)電性，提高電池的充放電性能和容量。隔膜對(duì)電解液的潤(rùn)濕性可通過(guò)測(cè)定其吸液率和持液率來(lái)衡量。
      化學(xué)穩(wěn)定性：隔膜在電解液中應(yīng)當(dāng)保持*的穩(wěn)定性，不與電解液和電極物質(zhì)反應(yīng)。其化學(xué)穩(wěn)定性是通過(guò)測(cè)定耐電解液腐蝕能力和脹縮率來(lái)評(píng)價(jià)的。
      熱穩(wěn)定性：電池在充放電過(guò)程中會(huì)釋放熱量，尤其在短路或過(guò)充電的時(shí)候，會(huì)有大量熱量放出。因此，當(dāng)溫度升高的時(shí)候，隔膜應(yīng)當(dāng)保持原有的完整性和一定的力學(xué)性能，發(fā)揮隔離正、負(fù)極、防止短路的作用。
      安全保護(hù)性能：隨著鋰電池應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，尤其是動(dòng)力電池領(lǐng)域，鋰離子電池的安全性成為鋰電池廠家的較為重視的環(huán)節(jié)。作為鋰電池較為關(guān)鍵的核心材料，對(duì)隔膜也提出了更高的要求。
      目前鋰電池用隔膜一般都能夠提供一個(gè)附加的功能，就是熱關(guān)閉。這一特性可以為鋰離子電池提供一個(gè)額外的安全保護(hù)。該功能主要參數(shù)為閉孔溫度和破膜溫度。
      閉孔溫度是微孔閉合時(shí)的溫度，即為閉合溫度。指電池內(nèi)部發(fā)生放熱反應(yīng)自熱、過(guò)充或者電池外部短路時(shí)，這些情況都會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。由于聚烯烴材料的熱塑性，當(dāng)溫度接近聚合物熔點(diǎn)時(shí)，微孔閉合形成熱關(guān)閉，從而阻斷離子的繼續(xù)傳輸而形成斷路，起到保護(hù)電池的作用。一般PE為130-140℃，PP為150℃。
       破膜溫度是指電池內(nèi)部自熱，外部短路使電池內(nèi)部溫度升高，超過(guò)閉合溫度后微孔閉塞阻斷電流通過(guò)，熱熔性能溫度進(jìn)一步上升，造成隔膜破裂、電池短路。破裂時(shí)的溫度即為破膜溫度。
      因此，鋰電池廠家都希望隔膜有較低的閉孔溫度和較高的破裂溫度。
      閉孔溫度和破膜溫度均與隔膜材料的種類有很大關(guān)系。任何單層的隔膜將難以滿足鋰離子電池對(duì)隔膜的安全性的要求。
             
                 3. 鋰離子電池隔膜行業(yè)的展望
    
      2009年經(jīng)濟(jì)危機(jī)后，各國(guó)政府對(duì)能源危機(jī)、環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷加強(qiáng)，紛紛制定出臺(tái)了相關(guān)鼓勵(lì)、扶持政策，新能源產(chǎn)業(yè)備受關(guān)注。
      繼《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》發(fā)布后，《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》也出臺(tái)了。新能源汽車的路線圖越發(fā)清晰。規(guī)劃稱，作為我國(guó)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，未來(lái)10年政府將財(cái)政投入1000億元，打造新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈，明確了到2020年，新能源汽車產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到*。這表明了電動(dòng)車已成為我國(guó)汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略方面，動(dòng)力電池將成為未來(lái)發(fā)展核心，面臨著千載難逢的機(jī)遇。鋰電池隔膜作為鋰離子電池的核心材料行業(yè)，將會(huì)迎來(lái)一輪發(fā)展的高峰。
      我國(guó)鋰電池隔膜已有了自己的干法、濕法生產(chǎn)線，有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但是，我國(guó)電池隔膜的總體水平與*進(jìn)公司的產(chǎn)品相比，還存在著差距。為了更好地適應(yīng)中國(guó)鋰電市場(chǎng)對(duì)隔膜的要求，也為了我國(guó)隔膜企業(yè)自身健康發(fā)展，我們對(duì)未來(lái)發(fā)展需注意以下幾個(gè)方面：
      1 、提高企業(yè)的自主創(chuàng)新水平，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定*性。
      隔膜企業(yè)未來(lái)幾年應(yīng)重在研發(fā)而不是產(chǎn)業(yè)化。隔膜未來(lái)的研發(fā)重點(diǎn)是新能源汽車動(dòng)力電池隔膜。在動(dòng)力電池方面，為了獲得高能量、提供大功率，通常一個(gè)電池需要使用幾十甚*百個(gè)電芯進(jìn)行串聯(lián)。由于鋰電池具有潛在的爆炸隱患，隔膜的大倍率放電其安全性至關(guān)重要。在自主創(chuàng)新方面要做到：(1).重點(diǎn)解決隔膜的耐熱性能，生產(chǎn)能在充放電過(guò)程中，大面積正、負(fù)極短路后仍能保持隔膜完整性的耐高溫復(fù)合隔膜(2).在不影響容量的前提下，做出更薄的能滿足小巧、微型產(chǎn)品需要的隔膜和滿足動(dòng)力電池性能需求的多功能復(fù)合薄膜。(3).開(kāi)發(fā)吸液性能、保液性能更好的隔膜，提高離子電導(dǎo)率。(4).研發(fā)聚合物電解質(zhì)隔膜、纖維隔膜等新型隔膜產(chǎn)品。加強(qiáng)管理，提升我們隔膜企業(yè)的管理水平，確保生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的*性。產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定主要取決于工藝、設(shè)備、原料及操作四大要素。
       2、注重隔膜原料的研發(fā)。
      我國(guó)隔膜產(chǎn)品與國(guó)外差距有很大程度上取決于原材料。國(guó)外隔膜廠家很多都與化學(xué)有關(guān)聯(lián)，要不自己生產(chǎn)原料，要不就和原料廠家聯(lián)合開(kāi)發(fā)生產(chǎn)隔膜料。
       3、自主創(chuàng)建有自己工藝特色的隔膜生產(chǎn)線。
       經(jīng)過(guò)30年的引進(jìn)、消化、吸收、學(xué)習(xí)*經(jīng)驗(yàn)，逐步形成了我們自己的制膜技術(shù)體系，也造就了一批機(jī)電設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工達(dá)到接近*水平的企業(yè)。
       國(guó)產(chǎn)隔膜生產(chǎn)線的優(yōu)點(diǎn)是：可以大限度地保護(hù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，為進(jìn)一步設(shè)備改造提供方便，可以大大降低投資成本，縮短項(xiàng)目建設(shè)周期，生產(chǎn)線運(yùn)行中設(shè)備維修和零部件更換方便，培養(yǎng)自己的核心研發(fā)、技術(shù)團(tuán)隊(duì)。