鋰電池隔膜是什么材料，發(fā)展前景如何?

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-01-04 09:42  瀏覽量：次

　　鋰電池隔膜是什么材料，發(fā)展前景如何?鋰電池生產(chǎn)材料主要包括正極、負(fù)極、電極液及隔膜。鋰電池隔膜是鋰離子電池生產(chǎn)的關(guān)鍵材料之一，乃至其產(chǎn)業(yè)鏈的重要組成部分。在鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能會(huì)直接影響到鋰電池循環(huán)、容量以及安全性能等特性，對(duì)于電池的綜合性能也有重大的影響。那么，鋰電池隔膜是什么材料呢？本文小編就來(lái)詳細(xì)說(shuō)說(shuō)。

　　鋰電池隔膜是什么材料？

　　鋰電池隔膜的主要作用是使電池的正、負(fù)極分隔開來(lái)，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質(zhì)離子通過(guò)的功能。隔膜材質(zhì)是不導(dǎo)電的，其物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)電池的性能有很大的影響。電池的種類不同，采用的隔膜也不同。對(duì)于鋰電池系列，由于電解液為有機(jī)溶劑體系，因而需要有耐有機(jī)溶劑的隔膜材料，一般采用高強(qiáng)度薄膜化的聚烯烴多孔膜。

　　主要的鋰電池隔膜材料產(chǎn)品有單層PP、單層PE、PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆、雙層PP/PE、雙層PP/PP和三層PP/PE/PP等，其中前兩類產(chǎn)品主要用于3C小電池領(lǐng)域，后幾類產(chǎn)品主要用于動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域。在動(dòng)力鋰電池用隔膜材料產(chǎn)品中，雙層PP/PP隔膜材料主要由中國(guó)企業(yè)生產(chǎn)，在中國(guó)大陸使用，這主要是因?yàn)槟壳半A段還沒有中國(guó)企業(yè)能將PP與PE制成雙層復(fù)合膜的技術(shù)和能力。而全球汽車動(dòng)力鋰電池使用的隔膜以三層PP/PE/PP、雙層PP/PE以及PP+陶瓷涂覆、PE+陶瓷涂覆等隔膜材料產(chǎn)品為主。

　　鋰電池隔膜材料作用有哪些？

　　一、給電池提供安全保障

　　隔膜材料首先必須具備良好的絕緣性，以防止正負(fù)極接觸短路或是被毛刺、顆粒、枝晶刺穿而出現(xiàn)的短路，因此，隔膜需要具有一定的拉伸、穿刺強(qiáng)度，不易撕裂，并在突發(fā)的高溫條件下基本保持尺寸的穩(wěn)定，不會(huì)熔縮導(dǎo)致電池的大面積短路和熱失控。

　　二、鋰電池提供實(shí)現(xiàn)充放電功能、倍率性能的微孔通道

　　因此，隔膜必須是具有較高孔隙率而且微孔分布均勻的薄膜。材料本身的特性和成膜后的孔隙特征制約著電池中鋰離子的遷移，體現(xiàn)在性能參數(shù)上就是離子電導(dǎo)率。

　　四種新型鋰電池隔膜材料介紹：

　　材料一：PMIA

　　PMIA是一種芳香族聚酰胺，在其骨架上有元苯酰胺型支鏈，具有高達(dá)400℃的熱阻，由于其阻燃性能高，應(yīng)用此材料的隔膜能提高鋰電池的安全性能。此外，由于羰基基團(tuán)的極性相對(duì)較高，使得隔膜在電解液中具有較高的潤(rùn)濕性，從而提高了隔膜的電化學(xué)性質(zhì)。使其具備商業(yè)化的前景。

　　材料二：PET

　　聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)是一種機(jī)械性能、熱力學(xué)性能、電絕緣性能均優(yōu)異的材料。PET類隔膜最具代表性的產(chǎn)品是德國(guó)公司開發(fā)的以PET隔膜為基底，陶瓷顆粒涂覆的復(fù)合膜，其表現(xiàn)出優(yōu)異的耐熱性能，閉孔溫度高達(dá)220℃。

　　材料三：PBO

　　新型高分子材料PBO(聚對(duì)苯撐苯并二唑)是一種具有優(yōu)異力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性的有機(jī)纖維。其基體是一種線性鏈狀結(jié)構(gòu)聚合物，在650℃以下不分解，具有超高強(qiáng)度和模量，是理想的耐熱和耐沖擊纖維材料。

　　材料四：PI

　　聚酰亞胺(PI)同樣是綜合性能良好的聚合物之一，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、較高的孔隙率，和較好的耐高溫性能，可以在-200~300℃下長(zhǎng)期使用。由于PI極性強(qiáng)，對(duì)電解液潤(rùn)濕性好，所制造的隔膜表現(xiàn)出極佳的吸液率。

　　鋰電池隔膜材料的發(fā)展前景：

　　到2020年，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量達(dá)200萬(wàn)輛的目標(biāo)，這也意味著未來(lái)兩年內(nèi)，我國(guó)新能源汽車的產(chǎn)銷量年化增長(zhǎng)速度將超過(guò)30%。以每輛車需要50KWh的電池，每Wh的電池需要0.01-0.02平方米的電池隔膜保守估計(jì)，2018年，僅我國(guó)新能源汽車就需要5-10億平方米的鋰電池隔膜，而到2020年則需要10-20億平方米的鋰電池隔膜，鋰電池隔膜的增長(zhǎng)潛力驚人。

　　因隔膜的生產(chǎn)工藝具有較高的技術(shù)壁壘，其成本約占鋰離子電池成本的10%-20%，毛利率可達(dá)50%-60%，是四大主要材料中毛利率最高的產(chǎn)品，因此，鋰電池隔膜也被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中最具投資價(jià)值的行業(yè)之一。

　　展望未來(lái)，鋰電隔膜行業(yè)，隨著產(chǎn)能擴(kuò)張，價(jià)格下行，只有通過(guò)技術(shù)革新，往高端產(chǎn)品去做，產(chǎn)能維持較高的利潤(rùn)水平。另外，產(chǎn)能擴(kuò)張，價(jià)格下漲，沒有技術(shù)實(shí)力的小公司將被市場(chǎng)所淘汰，剩者為王的規(guī)律也適用于鋰電隔膜行業(yè)。

　　總結(jié)：作為鋰電池的關(guān)鍵材料，電池隔膜在其中扮演著電子隔絕的作用，阻止正負(fù)極直接接觸，允許電解液中鋰離子自由通過(guò)，同時(shí)，隔膜對(duì)于保障鋰電池的安全運(yùn)行也起至關(guān)重要的作用。性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高鋰電池的綜合性能具有重要的作用。預(yù)計(jì)鋰電池隔膜行業(yè)至2020年將繼續(xù)保持30%左右復(fù)合增速。