鋰電池具有能量密度高、綠色環保、無記憶效應等優點,廣泛應用于電動汽車、航空航天、通信基礎設施、便攜電子設備等領域。鋰電池隔膜是鋰電池的結構中的關鍵內層組件之一,位于正極和負極之間。鋰電池隔膜可儲存足量的電解液,從而在電化學反應時形成離子移動的通道,保證鋰離子自由并高速傳輸。同時,鋰電池隔膜材質本身不具備導電性,可對正負極活性物質起到物理性分隔作用,以防兩極接觸所致短路,進而保障鋰電池、下游產品(如新能源汽車、5G基站等)及其使用者的安全。
鋰電池隔膜種類眾多,可適配不同的鋰電池產品。從其工藝和結構來看,鋰電池隔膜可分為織造膜、非織造膜、微孔膜、復合膜、隔膜紙、碾壓膜等;從其材質來看,鋰電池隔膜主要為聚烯烴膜,如聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜、聚乙烯-聚丙烯共聚物隔膜等。從市售產品來看,當前國內市場較為常見的鋰電池隔膜主要有多孔聚合物膜、無紡布隔膜、無機復合膜等。其中,多孔聚合物鋰電池隔膜孔隙分布均勻,主要可由機械法、熱致相分離法、浸沒沉淀法等工藝制備;無紡布隔膜可由定向或隨機向纖維構成,通常會與有機物或者是陶瓷凝膠復合,以提升鋰電池隔膜的理化性質;無機復合膜則多采用無機納米顆粒和高聚合物復合制備。
根據新思界產業研究中心發布的
《2021-2025年中國鋰電池隔膜行業深度研究及市場投資風險咨詢報告》,鋰電池隔膜性能對電池的界面結構、內阻等具有決定性作用,進而影響電池容量、循環穩定性、耐熱性及安全性能等指標,其性能的提升對于提高鋰電池的綜合性能具有重要的作用。近年,受益于國內新能源汽車領域的發展和5G基礎設施建設的推進,鋰電池隔膜需求不斷釋放,行業表現出良好的增長性,新增投資和項目建設活動也越發活躍。2021年,中材科技旗下南京鋰膜擬投資37.53億元,在南京建設年產10.4億平方米鋰離子電池隔膜生產線;滄州明珠擬投資6.2億元,在滄州建設年產2億平方米濕法鋰離子電池隔膜生產線;美聯新材子公司安徽美芯的動力鋰電池濕法隔膜產業化項目已處于廠房建設階段,預計2021年10月開始進行設備安裝。
新思界
行業研究員表示,目前商業化的鋰電池隔膜主要是微孔聚烯烴隔膜,但聚烯烴的表面能較低,會降低鋰離子遷移率,影響鋰離子電池的電化學性能。同時,聚烯烴隔膜熔點低,熱穩定性差,90℃以上會發生熱收縮,150℃以上會逐漸融化,應用于高功率鋰電池中或可因電池運行溫度升高而迅速收縮,存在電池內部短路甚至爆炸風險。此外,聚烯烴的聚合單體為不可再生、難以降解的石化產品,長期大量應用或將導致環境問題。因此,市場對于鋰電池隔膜行業加大技術投入、開發新型產品、優化產品性能的訴求越發強烈。未來,隨著綠色發展戰略的深入實施及鋰電池隔膜技術的進步,研發和制備推廣生物質纖維基鋰電池隔膜等具有更好潤濕性、熱穩定性和環境友好性的鋰電池隔膜或將成為行業發展的重點方向之一。