锂离子电池隔膜的国产化现状与发展趋势

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1、锂离了电池隔膜的国产化现状与发展趋势可充电锂离子二次电池具有高比能量、长循环寿命、无记忆效应的特性，又具有安全、可靠口能快速充放电等优点，因而成为近年来新型电源技术研究的热点。由丁•锂离子电池是绿色环保型无污染的二次电池，符合当今各国能源环保方面大的发展需求，在各行各业的使用量止在迅速增加。目前二次锂离了电池除广泛用于F1常熟知的手机、笔记本电脑以及MP3等数码电子产品外，近年在电动车、电动自行车等一些大功率电池方面也已经开始使用。从2001年起，全球锂离子电池产量以每年40%的速度在迅速递增。根据爱尔兰Rese

2、archandMarkets近日发布了锂电池的市场预测表示，目前包括中国大陆、香港、屮国台湾地区在内，中国锂电池产量为全球最大规模。在全球锂电池总产量中，中国大陆占16.9%,中国台湾地区占6.9%。中国化学与物理电源行业协会表示，2006年中国大陆的锂充电电池产量为9.5亿个。2007年预计将达到10亿个，比上年增加11%。该协会还预测，儿乎所有厂商都将在今后两年内把产量最多提高50%[1]。一、锂离子电池隔膜市场分析通常的锂离子二次电池由正/负极材料、电解液、隔膜以及电池外壳包装材料组成。隔膜是液态锂离子二次

3、电池的重要组成部分，在电池中起着防止正/负极短路，同时在充放电过程中捉供离子运输电通道的作用，英性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具冇重要的作用。锂离子电池隔膜的材料主要有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）单层微孔膜，以及由PP和PE复合的多层微孔膜。目前，世界上只有日本、美国等少数儿个国家拥有锂离子电池聚合物隔膜的生产技术和相应的规模化产业。我国在锂离子电池隔膜的研究与开发方而起步较晚，锂离了电池隔膜主要仍然依赖进II,导致市场价格高

4、居不F,隔膜的平均价格在8〜15元/m2,其成本占到了整个电池成本的约1/3。按照电池产量10亿只估计,每年隔膜的消耗量在3亿〜5亿m2之间，市场价值在10〜15亿元。口前国内隔膜市场80%以上被美、日进口产品占领，国产隔膜主要在中、低端市场使用。所以实现隔膜的国产化，生产优质的国产化隔膜，一方而冇望能够降低整个隔膜的市场价格，同时还能为国家节省大量外汇，创造巨大的经济效益。二、锂离子电池隔膜国产化进展目前市场化的锂离了电池隔膜主要聚乙烯、聚丙烯为主的聚烯炷隔膜，包括单层PE,单层PP,三层PP/PE/PP复合膜

5、。现冇的聚烯坯隔膜生产工艺可按照干法和湿法分为两大类，同吋干法又可细分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺，如图1所示。干法鯉拉倒工艺是通过生产硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，在高温退火获得高结晶度的取向薄膜。这种薄膜先在低温下进行拉伸形成银纹等微缺陷，然后高温下使缺陷拉开，形成微孔。这种方法最早见于美国Celanse公司1970年专利USPatent3426754,用于生产单层的聚丙烯多孔膜。该工艺经过几十年的发展在美国、FI本已经非常成熟，现在美国Celgard公司、日木UBE公司采用此种

6、工艺生产单层PP、PE以及三层PP/PE/PP复合膜。用这种方法生产的隔膜具有扁t的微孔结构（图2a）,由于只进行单向拉仲，隔膜的横向强度比较差，但正是由于没冇进行横向拉仲，横向几乎没冇热收缩。由于受国外专利保护及知识产权方面的制约，国内采用单向拉伸方法制备隔膜的工业化进展很慢。国内2004年已经开始有这方面工艺的专利（CN1272374）,和国外专利的不同之处在于，在聚丙烯屮加入具有结晶促进作用的成核剂以及油类添加剂剂，加速了退火过程中的结晶速率。该技术现用于杭州一条生产线，采用单向拉仲的方法进行PP单层隔膜的

7、生产，已经冇此种类型的国产隔膜在市场上销售。湿法又称相分离法或热致相分离法，将高沸点小分子作为致孔剂添加到聚烯姪中，加热熔融成均匀体系，然后降温发生相分离，拉伸后用有机溶剂萃取出小分子，可制备出相互贯通的微孔膜材料（图2b）,适用的材料广。采用该法的具有代表性的公司有日木旭化成、东燃及美国Entek等，目前主耍用于单层的PE隔膜。用湿法双向拉伸方法生产的隔膜由于经过了双向拉伸具冇较高的纵向和横向强度。国内佛山塑料集团在2004年建立了一条采用湿法工艺生产PE隔膜的双向拉伸生产线，2005年底开始有产品在市场上销售

8、。干法网鯉倒工艺是中国科学院化学研究所在20世纪90年代初开发出的具有自主知识产权的工艺（CN1062357）。通过在聚丙烯中加入具有减核作用的B晶型改进剂

9、,利用聚丙烯不同相态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔，用于生产单层PP膜。从2000年开始，在国家863计划项目的支持下，具冇自主知识产权的干法双向拉仲制备聚丙烯微孔膜的技术在营口向阳化工厂进行中试。由