“距离”是关系间永远的课题

当两个性格迥异的人在一起时

总会摩擦出很多火花

电池的正负极也是如此

一旦接触就会造成电池短路

因此安全、稳定、持久的隔膜

将电池的正负极完美“隔离”

使得电池安全有效地使用

这就是锂电池隔膜的作用

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你好奇的:关于电池的那些事儿

池的发展已经走过两百多年的历史,近半个世纪以来,在各种电子产品不断涌现的背后,“幕后推手”电池,也在不断地革命性创新。

锂电池隔膜究竟有多重要?

干电池

锂电池隔膜究竟有多重要?

铅酸电池

锂电池隔膜究竟有多重要?

镍镉电池

锂电池隔膜究竟有多重要?

聚合物锂离子电池

(也叫软包电池)

*图片来自网络

 

平时我们使用的7号、5号电池,都属于干电池;早年砖头手机“大哥大”使用的则是镍镉电池;电动自行车里使用的通常是铅酸电池,4个一组方方正正打包在一起;而我们的手机里、笔记本电脑里,乃至电动汽车里,使用的大多都是锂离子电池

 

现如今,锂离子电池是最为出众的二次储能电池。高能量密度、高工作电压、快速充放电、长循环寿命、无记忆效应等众多优点,让它成为当今数码产品电动汽车大规模应用的第一选择。

↓电池分类一目了然↓

锂电池隔膜究竟有多重要?

 

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锂离子电池究竟“神”在哪里?

离子电池现在已经深入到了生活中的方方面面,它让电子设备更加轻量、续航更加持久,比如你现在能用手机刷这篇文章就离不开锂离子电池。

锂离子电池的分类比较复杂,根据正极材料划分,主要分为钴酸锂电池、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、三元材料电池;根据负极材料,主要分为石墨负极电池、锡基/硅基电池、钛酸锂负极电池;根据形态主要分为圆柱形电池方形电池,根据电池封装主要分为软包电池、硬壳电池(钢壳、铝壳、树脂壳)

 

锂电池隔膜究竟有多重要?

圆形、方形锂电池形结构图

*图片来自网络

在结构上,锂离子电池由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四个主要部分以及其他包辅材组成。其中,隔膜在锂离子电池中起到将电池的正极、负极分开,避免正负极接触短路,提供微孔通道保证电解质离子自由通过的作用,是保证电池体系安全、影响电池性能的关键材料之一。

 

锂电池隔膜究竟有多重要?

锂离子电池原理

*图片来自网络

锂离子电池充电时,Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入到负极,负极处于富锂态,正极处于贫锂态,同时电子的补偿电荷从外电路供给到碳负极,保持负极的电平衡。

 

放电时则相反,Li+从负极脱嵌,经过电解质嵌入到正极,正极处于富锂态。

 

由于锂离子电池的安全性能要求很高,因此在电池制造过程中对锂电设备的精度、稳定性和自动化水平都有极高的要求。

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锂离子电池隔膜究竟有多重要?

为锂离子电池材料的重要组成部分,锂离子电池隔膜是一种具有微孔结构的薄膜,主要材质是PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)等,是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件,也是四大主材里最晚实现国产化的产品。

 

锂电池隔膜究竟有多重要?

*图为上海恩捷生产车间

高性能锂离子电池需要隔膜具有厚度均匀性优良的力学性能(包括拉伸强度和抗穿刺强度)、透气性能理化性能(包括润湿性、化学稳定性、热稳定性、安全性等)。隔膜的优异与否直接影响锂离子电池的容量、循环能力以及安全性能等特性。

 

由此可见,锂离子电池隔膜的诸多特性及其性能指标的难以兼顾决定了其生产工艺技术壁垒高、研发难度大。

 

锂电池隔膜究竟有多重要?

*图为上海恩捷生产车间

 

隔膜生产技术包括原材料配方和快速配方调整、微孔制备技术、成套设备自主设计等诸多工艺。其中,微孔制备技术是锂离子电池隔膜制备工艺的核心之一,根据微孔成孔机理的区别可以将隔膜工艺分为干法与湿法两种。

 

干法隔膜和湿法隔膜

干法隔膜 (一般仅基膜)►主要包括3种工艺技术:吹膜+单向拉伸、铸片+单向拉伸、双向拉伸,主要是将高分子聚合物、添加剂等原料混合,在一定温度下拉伸形成狭缝状微孔膜。技术工艺简单、设备成本较低,主要用于聚丙烯(PP)隔膜的制造。

湿法隔膜(一般是基膜+涂覆)►  工艺中需要使用石蜡油与PE混合占位造孔,在拉伸工艺后需要用溶剂萃取移除,所以该工艺称为湿法,主要用于聚乙烯(PE)隔膜的制造。湿法工艺因为更薄且孔隙更小更均匀而受到追求高能量密度电池的青睐,但其耐热性是其最主要的短板,所以湿法隔膜一般在基膜制好后,会对其涂覆功能材料,如陶瓷氧化铝、PVDF、芳纶等。

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全球锂离子电池隔膜竞争格局

球锂离子电池隔膜市场主要由日本、韩国、中国占据,在行业发展初期,以日本旭化成、东丽化学、韩国 SK、日本宇部等为代表的的海外锂离子电池隔膜生产企业,由于进入时间早,具有领先的生产技术和相应的规模化生产优势。

2017年旭化成、东丽集团、SK、恩捷股份、W-Scope市占率分别为21%、14%、13%、8.9%、4.7%。

锂电池隔膜究竟有多重要?

*图为上海恩捷工厂

 

据36氪的报道数据显示,2018年恩捷股份的全球市占率已经增加至14%;其后,恩捷股份收购了捷力和纽米公司,国内锂离子电池隔膜“玩家”已从十几家缩减至几家,主要为恩捷股份、星源材质、中材科技等。在此期间,旭化成、东丽集团、SK等海外龙头隔膜供应商扩产均慢于恩捷股份。

 

近年来电动汽车需求大爆发,产业链各材料公司均处于满产满销状态。恩捷股份提前5年布局产能成为了最大受益者,快速提高全球市场份额。

锂电池隔膜究竟有多重要?

 

据统计,2021全年全球隔膜总体产量76亿平,同比上涨150%,2021全年湿法隔膜产量56.96亿平,同比上涨134%,总体占比75%

 

锂电池隔膜究竟有多重要?

 

2021年隔膜市场龙头优势进一步加强,据华经产业研究院的数据显示,中国前五大厂商湿法产量全年累计占比超94%恩捷股份2021全年湿法产量市占率提升至56.1%,成为全球无可争议的锂电池隔膜行业龙头

 

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恩捷股份的锂离子电池隔膜优势

No.1 产品优势

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锂离子电池制造对隔膜产品的特性,如隔膜微孔的尺寸和分布的均匀性、一致性等要求极高。恩捷股份重视在湿法基膜、涂布膜等技术积累,在满足客户定制化需求的同时不断进行产品研究和前瞻性技术储备,积极开发适合海外锂电客户的产品。

 

恩捷股份锂离子电池隔膜产品开发已达到110多个品种,目前已成为市场上供应锂离子电池隔膜产品种类最为丰富的供应商,并以卓越的成本控制能力满足客户的不同需求。

No.2 产能优势

锂电池隔膜究竟有多重要?

恩捷股份拓展新能源产业以后,重点发展高分子新材料产业,走上了一条高速成长的快车赛道,先后建设、建成、并购了上海恩捷、珠海恩捷、无锡恩捷、江西通瑞、苏州捷力、匈牙利工厂、重庆恩捷、荆门恩捷……

 

2021年,恩捷股份营业总收入79.82亿元,同比增长86.37%;营业利润32.17亿元,同比增长144.31%;利润总额32.2亿元,同比增长145.17%(数据来源恩捷股份公开业绩快报);且以2235亿元的总市值位列2021年中国上市公司500强第75位(数据来源:东方财富证券)

特别提示:所载 2021 年度的财务数据仅为初步核算数据,已经公司内部审计部门审计,未经会计师事务所审计,与年度报告中披露的最终数据可能存在差异,请投资者注意投资风险。

No.3 研发优势

锂电池隔膜究竟有多重要?

 

恩捷股份通过多年积累建立了体系健全的研发队伍,研发范围覆盖了隔膜和涂布生产设备隔膜制备工艺、涂布工艺、浆料配方、原辅料的改进、回收及节能技术保证了隔膜产品的A率,以及固态、半固态电解质等方面的前瞻性技术储备

锂离子电池隔膜研发团队在生产效率提升、隔膜产品品质提升以及新产品开发方面已取得了一系列成果,截至目前现行有效的专利及正在申请的专利数量超500项(海内外)。

同时,锂离子电池隔膜研发团队不仅可为下游客户定制开发多种新产品,还与下游客户联合开发产品,以满足客户多样化需求。

No.4 人才优势

锂电池隔膜究竟有多重要?

锂离子电池隔膜行业在中国尚属于新兴产业,仅有十余年发展历史,近几年随着全球能源产业的发展增长迅速,当下锂离子电池隔膜全行业人才积累不足,缺乏合格的专业人才。

恩捷股份专注于锂离子电池隔膜行业十余年,建立了良好的人才激励机制,于全球范围内进行人才招募,且已组建了一支由中、美、加、日、韩等不同国家的顶尖人员组成的核心技术研发团队,拥有行业领先的人才优势。

*部分文字资料选自中科院物理所、华经产业研究院

来源:恩捷股份 SEMCORP

 

2022年新能源汽车电池系统高分子材料论坛将在江苏常州举办,届时星源材质将给我们带来“高安全轻量化锂电池隔膜应用”议题报告,敬请期待!

 

 

原文始发于微信公众号(锂电产业通):锂电池隔膜究竟有多重要?

动力电池产业链非常长,从无机非金属材料到金属氧化物,到高分子材料,都有相关。为了让加强艾邦粉丝在新能源电池,特别是与电池相关材料的交流,特建立动力电池微信群,欢迎产业链上下游的朋友加入 中国电池技术展览会,杜邦、赢创、索尔维、阿科玛齐亮相 欢迎关注艾邦锂电产业微信公众号;锂电池产业链交流、资讯、人脉圈。从正负极材料生产到涂布,隔膜、电解液、封装材料到检测组装等这些环节涉及的材料、辅材、添加剂、耗材,以及相关设备,相关企业介绍。

作者 li, meiyong