锂离子电池隔膜的权威材料

1、锂离子电池隔膜的制备研究卓创资讯     寒冰 编辑于：2011-4-29 13:41:29       【大 中 小】【关闭】锂离子电池隔膜的制备研究郭宝华  徐军  陈孜铎  赵海玉（清华大学化工系）     摘要：本课题选取性质适宜、加工条件适中的聚丙烯为原料，通过材料改性等工艺，通过铸膜与拉伸工艺优化，成功制备出孔隙率和孔径可控的聚丙烯微孔膜，并以聚丙烯为原料应用新的处理方法，通过扫描电镜研究各加工工艺对薄膜的影响，明

2、确了成孔机理。     关键词：聚丙烯  微孔膜  拉伸 一、前言      随着全球石油资源的日益紧张，以动力电池代替燃油，发展纯电动汽车是一个发展趋势，北京市也提出大力发展新能源电动汽车产业。在国内外电动车相关产业政策的推动下，国际上正在形成新一轮锂离子动力电池投资与发展热潮。作为电池的关键材料，微孔膜一直是制约产品发展的瓶颈，且高端产品基本为国外垄断。 二、国外锂电池隔膜生产现状     国际上锂电池隔膜最大的供应商为旭

3、化成、美国Celgard及日本东燃等。旭化成5成以上的隔膜主要供应给Sanyo；而Celgard则是MBI和比亚迪的主要供应商；由于拥有Sony、SDI、LGC等客户，东燃化学成为全球此类隔膜的第三大供应商。Celgard及UBE生产三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯（PP/PE/PP）复合膜。此类型隔膜材料特点在于其强度较好，成本较低，而且在电池内部温度较高时，PE在130左右时熔化，而熔点较高的PP（150左右）形成隔膜闭孔，使电池内部断路，大大提高了电池的安全性能，但其制造工艺复杂，且超薄16um以下尤为难做到。旭化成、东燃、美国ENTEK等公司生产单层聚乙烯（PE）隔膜，此类型隔膜材料由于是单

4、层PE，对制造超薄16um以下隔膜尤为有利，故很受大电池厂家如三洋、索尼、松下、万胜等青睐。     对于高耐温隔膜，主要有美国埃克森美孚与东燃化学开发的可耐温190隔膜，其为针对电动汽车用动力锂离子电池开发。德国德固赛公司开发了在无纺布上复合Al2O3，该隔膜在200下不会出现收缩现象，有很高的热稳定性，可提高动力电池的安全性。     国内的锂电池隔膜生产厂家主要有河南新乡格瑞恩、佛山金辉高科、星源材质等，基本上为单层隔膜。 三、锂离子电池隔膜用微孔膜的制备方法   &#

5、160; 锂离子电池隔膜的制备方法主要有熔融挤出拉伸成孔（MSCS）和热致相分离(TIPS)两大类方法，由于MSCS法不包括任何的相分离过程。其工艺相对简单且生产过程中无污染目前世界上大都采用此方法进行生产，如日本的宇部、三菱、东燃及美国的塞拉尼斯等，TIPS法的工艺比MSCS法复杂，需加入和脱除稀释剂。 3.1熔融挤出拉伸成孔(MSCS)法：     MSCS法又分为熔融挤出/拉伸/热定型法和添加成核剂共挤出/拉伸/热定型法。     熔融挤出/拉伸/热定型法的制备原理是聚合物熔体在高应力场下结晶，形成

6、具有垂直于挤出方向而又平行排列的片晶结构，然后经过热处理得到所谓硬弹性材料。具有硬弹性的聚合物膜拉伸后片晶之间分离，并出现大量微纤，由此而形成大量的微孔结构，再经过热定型即制得微孔膜，如吹塑挤压成型的聚丙烯薄膜经热处理得到硬弹性薄膜，先冷拉然后在之间热拉伸再经过热定型即制得稳定性较高的微孔膜。     熔融挤出/拉伸/热定型法的工艺较简单且无污染，是锂离子电池隔膜制备的常用方法。但是该法存在孔径及孔隙率较难控制等缺点。 3.2热致相分离法(TIPS)法：     热致相分离法是近年来发展起来的一种制备微孔

7、膜的方法，它是利用高聚物与某些高沸点的小分子化合物在较高温度（一般高于聚合物的熔化温度Tm）时，形成均相溶液，降低温度又发生固液或液液相分离，这样在富聚合物相中含有添加物相，而富添加物相中又含有聚合物相，拉伸后除去低分子物则可制成互相贯通的微孔膜材料。热致相分离法可以较好地控制孔径及孔隙率。 四、熔融挤出拉伸成孔(MSCS)法制备聚烯烃微孔膜 4.1熔融挤出拉伸成孔法加工原理     熔融挤出、拉伸、热定型法的原理是聚合物熔体在高应力场下结晶，形成具有垂直于挤出方向而又平行排列的片晶结构，同时有沿着挤出方向的伸直链，即形成串晶结构。此

8、结构使材料具备硬弹性。经退火后，材料硬弹性得到增强。具有硬弹性的聚合物膜经拉伸后片晶分离并出现大量微纤，形成微孔结构，再经过热定型即制得微孔膜。     聚合物在挤出机挤出的过程中，会有沿挤出方向的应力场。研究表明，不同的应力环境会对聚乙烯的结晶情况构成影响。在高应力的情况下，聚乙烯会形成有序排列的层状结晶结构（row lamellar structure，图1）；在较低应力的条件下，聚乙烯形成类似于球晶中的扭曲片晶结构(twisted lamellae，图2)  图1 聚合物平行排列片晶结构示意图    

9、; 如图1所示，箭头所指方向为应力场方向（即挤出过程中的挤出方向）。图中白色部分为片晶结构，沿垂直于应力方向排列。阴影部分为片晶间非晶部分，非晶部分中有将片晶连接起来的连接结构。  图2 聚合物中类似于球晶中的片晶结构示意图     这种平行排列的片晶结构使材料具备特殊性质，即硬弹性。硬弹性材料是一类和橡胶截然不同的弹性体，具有高弹性、高模量、突出的低温弹性和拉伸时能形成微孔等与橡胶明显不同的力学性能。对于具有规整串晶结构的同一种结晶聚合物而言，结晶度越大意味着形成的硬弹性材料的性能越好。    

10、; 硬弹性材料经过拉伸片晶分离（如图3所示），在片晶之间形成空洞。连接结构中拉伸产生的微纤将空洞分隔成为长裂纹状闭合微孔，此为拉伸成孔基本原理。拉伸之后如不经过处理，具备硬弹性的材料会发生回缩。拉伸之后进行的热定型处理使聚乙烯在保持微孔状态下二次结晶，起到定型作用，防止回缩，保证材料孔隙率和孔径。图3排列规整片晶结构拉伸成孔示意图 4.2熔融挤出拉伸成孔法加工工艺     一般高聚物在常压时从溶液和熔融态下结晶，是由约100Å左右的分子链堆砌成折叠片晶或者微细的片状晶体。进一步说，结晶高聚物在凝固过程中如果在温度梯度和剪切应力的作用下

11、，那么在其表面就能形成规则堆砌的片状晶体，这时适当地进行拉伸变形再使之热定型，就能得到无数微孔。图4为拉伸致孔的工艺图。 具体工艺如下： （1）将半晶高聚物用T型挤出机挤成薄膜。为了得到足够结晶度的原始膜，需要快速地以高拉伸比进行拉伸。挤出过程中要严格控制机头温度、冷却辊温度，调整好口膜的厚度等。 （2）为了得到具有和薄膜内外一致的有序取向的片晶堆砌结构以及结晶更充分，要在稍低于熔点的温度下进行一段时间的退火处理。 （3）把退火后的薄膜在一定的温度下，根据聚合物种类的不同拉伸。拉伸过程包括冷拉伸和热拉伸。 （4）拉伸后的薄膜在稍低于熔点的温度下

12、进行热定型。                 图4 拉伸致孔工艺图 4.3熔融挤出拉伸成孔法制备聚丙烯微孔膜     聚烯烃等半晶聚合物的膜可以通过拉伸法制成微孔膜。由于聚丙烯价格低廉，来源丰富，易于加工成型，化学稳定性和热稳定性好，所以聚丙烯微孔膜日益受到人们的关注。     等规聚丙烯的性质除受分子量和分子量分布的影响外，主要还受立体

13、规整性的影响。只有等规聚丙烯才有高的结晶度，能够用于拉伸微孔膜，所以实验用聚丙烯为等规聚丙烯。     将改性PP挤出制备的薄膜经刻蚀后的SEM照片和冷拉伸热定型后的SEM照片在相同尺度下对比如图5所示。   (a) 刻蚀后                        (b) 冷拉伸热定型后图5 

14、 YKS01不同处理条件后的SEM照片    在熔融拉伸制备微孔膜的机理当中，通过冷拉伸，片层状结晶结构发生分离形成了微孔。从图5可以观察到，在冷拉伸热定型后单排孔间的未成孔区域与刻蚀后所剩的片层状结晶的形态明显相似，均沿挤出方向平行排列，刻蚀后的片晶尺度在纵向厚度上略小，横向尺度上相近。     在挤出工艺上，通过调整制备过程中螺杆转速、挤出牵伸比、冷却辊温度等加工条件与，选取制备微孔膜的最优挤出条件；在拉伸工艺上，通过不同冷拉伸速度比率、冷拉伸拉伸比、热拉伸速度比率、热拉伸拉伸比下微孔膜的制备与表征，确定实验制备的最优程

15、序拉伸条件，制备的微孔膜形貌如图6所示： 图6 聚丙烯微孔膜 五、结论 1，制备了一种具有较高结晶温度、适宜拉伸成孔的聚丙烯材料； 2，通过挤出和铸膜工艺控制，得到具有串晶结构的聚丙烯膜； 3，通过拉伸工艺控制，制备了孔隙率和孔径可控的聚丙烯微孔膜。我国锂电池隔膜行业发展概况与2011年国内投资情况介绍卓创资讯     寒冰 编辑于：2011-4-29 13:36:42       【大 中 小】【关闭】我国锂电池隔膜行业发展概况与2011年国内

16、投资情况介绍范建国（南通天丰电子材料科技有限公司总经理）     自1992年，日本索尼公司推出第一块商品化锂离子电池以来，锂离子电池就以相对于其他二次电池所具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势，成为化学电源应用领域中最具竞争力的电池。2009年的金融危机成为电动车发展的催化剂，锂离子电池被人们寄予厚望，而占锂电池成本近1/3的隔膜同样值得期待。 一、我国锂离子电池行业发展情况     谈到锂电池隔膜，我们不得不说作为隔膜应用的锂电池行业。我国现已是全球电池制造大国，电池

17、的产量和出口量均位居世界第一。但我国锂离子电池产业却是近几年才快速成长起来的。我国锂离子电池产业化始于1997年后期，走过了一条引进、学习、研发的产业化道路。2000年中国的锂离子电池产量仅为0.35亿只，与韩国相近，而当时日本已达5亿只/年，约占全球市场90%。     进入2001年以后，随着深圳比亚迪、比克、邦凯、天津力神等锂离子电池企业的迅速崛起，我国的锂离子电池产业开始进入快速成长阶段。2004年达到8亿只，在全球市场的市场份额猛增到38%，仅次于日本。在其后的20052008年，我国的锂离子电池全球市场份额稳定在34%左右，自此形成了中日韩三

18、足鼎立的局面。     2009年我国锂离子电池的产量约为15亿只，比2008年增长5%。其中国内企业的产量为10.5亿只，日韩等外资企业的产量4.5亿只。销售收入约为150亿，比2008年销售减少15%。2009年锂离子电池出口量为10.81亿只，比2008年减少13.7%。2010年上半年锂离子电池出口量5.47亿只，比09年同期只增长了21%。在与国际大厂配套方面，2010年日本占42%，韩国占38%，中国占18%。锂离子电池需求巨大，但我国锂电池企业在全球的市场份额却在减少，竞争力在减弱，值得我国电池企业高度重视。  

19、0;  目前，中国作为全球最大的锂离子电池制造基地之一，比亚迪、力神、比克、ATL已发展成为全球锂电池行业引人注目的重点企业。我国锂离子电池的生产厂家集中在广州、天津、山东、江苏、浙江等地，华南地区（广东、福建）的锂电池生产量仍占国内市场份额的65%，天津、山东、江苏、浙江占国内市场份额的25%，其他省占10%。华南地区锂电生产最具代表性的为深圳，盘踞了比亚迪、比克、邦凯、华粤宝等众多知名企业，形成了产业集群。     随着动力锂离子电池的兴起，各地新生锂电池厂商势必加紧投产，现有厂商则加扩产能，使得地方竞争的格局越来越激烈。 二、我

20、国锂离子电池隔膜市场需求及国产化进程 1、锂离子电池隔膜市场需求     我国是世界最大的锂电池生产基地，第二大锂电池生产国和出口国，锂电产品已经占到全球30-40%的市场份额。我国对锂电池隔膜的需求与日俱增，据中国化学与物理锂电池行业协会统计，2009年我国隔膜需求量超过1.2亿平方米，2010年全球产量3.51亿平方米，同比增长38%。而随着电动车市场的启动，这一增长率未来将有大幅度提升的空间。据台湾工研院数据统计，预计到2013年，全球隔膜需求量可达5.63亿平方米，为2009年市场容量的1.76倍。国际主要厂商均处于扩产进程中，几乎所有

21、厂商都将在今后两年内将产能提高一倍以上。面对80%的隔膜依赖进口现状，我国隔膜实现进口替代潜力巨大。2、我国锂离子电池隔膜行业国产化进程    锂离子电池隔膜主要为多孔性聚烯烃，可分为单层聚丙烯微孔膜（PP），单层聚乙烯微孔膜（PE），聚丙烯、聚乙烯多层微孔膜。由于聚烯烃材料具有优异的力学性能，化学稳定性和相对廉价的特点，一直以来为隔膜加工的主要材料之一。现有的聚烯烃隔膜生产工艺可分为干法和湿法两大类，但细分生产工艺达8种之多，干法、湿法工艺方法大家在网上及很多专业文献都会查到相关介绍，在此就不再一一叙述。     伴随锂离

22、子电池产业的发展，国内市场上的国产锂电池隔膜已逐渐成熟，以深圳星源材质、南通天丰、佛山金辉、河南格瑞恩为代表的国内锂离子电池隔膜厂家迅速成长起来，部分厂家的产品与进口膜相比，性能指标已相差无几，且价格只有进口隔膜的1/3-1/2甚至更低。并且，供货周期短、售后服务及时，可真正为客户做到“量身定做”。     格瑞恩公司是国内锂电隔膜干法双向逐次拉伸的代表，是国内最早实现隔膜产业化生产的企业，在国内手机等通讯类市场国产膜占有最大份额，目前隔膜生产线数量为国内最多。已有产能3500万/年，新增1亿/年生产线在建。    

23、; 佛山金辉公司是国内生产隔膜湿法工艺生产的代表，是国内最早实现湿法产业化生产的企业。品质优良，产能1200万/年，在建4000万/年产能。     深圳星源材质公司是国内唯一拥有干法单向拉伸和湿法生产工艺的企业，干法复合膜产品得到动力电池厂的广泛认可。已有产能5000万，在建5000万/年产能。     南通天丰公司是国内唯一拥有干法单向、双向同步拉伸工艺的企业，是国内最早从事锂电隔膜研发的企业之一，是隔膜行业国家级研发、产业化基地。生产的多层复合膜得到国内外市场的广泛认可，尤其在动力电池应用方面效果尤佳。已有产

24、能3000万/年，在建7000万/年产能。     以上只是目前规模较大的企业介绍，我们也欣喜地看到，还有数家企业产品正在投放市场，更有数10家企业在跃跃欲试。     锂电池隔膜长期以来一直笼罩着一层神秘的色彩，除了有它高毛利润外，还有技术上的壁垒。隔膜技术含量高的原因在于它的造孔工艺难度大，隔膜的技术难度在于造孔的工程技术以及基本材料。其中造孔的工程技术包括隔膜造孔工艺、生产设备以及产品的一致性。基本材料包括聚烯烃材料的添加剂配方，虽然都是经纵向、横向拉伸制膜，但却是一个复杂而精密的加工过程。只有有非常高要求的

25、生产工艺配方，才能有优异的孔的均匀度及厚度的均匀性。     国内企业无不都在尝试突破国外技术壁垒，开发锂电池隔膜，但难度较大。难在以下方面：一、传统制备隔膜工艺的相关专利，基本被美国和日本少数国家垄断，我国在生产技术方面缺乏自主知识产权；二、国内企业在隔膜生产的关键材料、配方方面缺乏研究，往往是膜很容易做出来，但合格率低、一致性差，无法大规模产业化生产；三、隔膜工艺对设备要求苛刻，设备加工精度及运行控制的偏差，限制了产业化生产。     尽管难度大，但是我们还是看到国产锂电池隔膜已经起步，以上企业都是在经过3-5

26、年的艰辛研发后，走出了一条有自己特色的、有自主知识产权的创新之路。     以下是到目前为止有公开报道的新上的隔膜生产线情况，（当然还有很多未公开的拟建厂家） 江苏7家建成：南通天丰、讯腾、      中科来方、景宏在建：常州捷力、九九久、华盛广东6家建成：星源、金辉      东航光电、比亚迪在建：深圳惠程、江门 河北3家建成：沧州明珠在建：河北金力、乐凯山东2家建成：正华 在建：载沣云南2家在建：云天化、红塔 浙江3家建成：杭州华容

27、在建：南洋、大东南天津1家东皋膜科技 北京2家首钢、兴宇中科 吉林1家辽源鸿图  上海2家日东、戴瑞米克 河南3家格瑞恩在建：新瑞电池材料、义腾科技四川2家成都有机化学、重庆万里安徽3家在建：杰事杰、明基、晶能电子辽宁1家大连新时科技     可见我国隔膜行业再也不是“雾里看花”，而是“击鼓传花”了。已出现了像几年前BOPP行业一样的投资过热，在电动汽车产业还没有启动之前，就已上了一大批锂电池生产企业、锂电池材料生产企业，这样的超前投资，势必造成产能的严重过剩和资源的极大浪费。    

28、 如果这些隔膜生产线项目今明年全部建成投产，估计其产能可达8亿。加上国外隔膜厂家扩产后的6亿，如此大的产能已远远超出市场需求量，势必造成像BOPP一样的产能严重过剩。我们在BOPP等薄膜行业已碰到很多次的产能过剩危机，我们应认真吸取教训：1、加强行业引导    由行业协会发布相关信息，加强行业协调，提高行业调控力度。2、加强企业自律    企业在上项目之前，一定要进行充分的市场论证、技术论证，绝不能盲目跟进，听从错误信息，认为挖几个人，买条线就可以变印钞机了。殊不知，如果买了一条不成熟的生产线，加上不成熟的工艺，将会给产品调试、设备改

29、造、市场开拓带来的巨大花费，这些费用将远远超出设想的投资额，最终只能自食其果（行业内已有先例了）。3、加大技术研发，提高自主创新    创造是企业前进的动力，如果我们一味地用不成熟的工艺及简易设备生产中低端产品，而不在原料、设备、工艺改进上加大研发力度，拿出我们具有自主知识产权的、适合我们锂电池企业发展配套的产品，我们最终会在竞争中被淘汰。因此，我国的隔膜企业一定要加大科技创新的投入、加强创新意识，这样企业才会在激烈的市场竞争中立于不败之地。 三、锂离子电池隔膜的性能要求     锂离子电池由正负极材料、电解液、隔

30、膜以及电池外壳组成。隔膜作为电池的“第三极”，是锂离子电池中的关键内层组件之一。隔膜吸收电解液后，可隔离正、负极，以防止短路，同时允许锂离子的传导。在过度充电或者温度升高时，隔膜通过闭孔来阻隔电流传导，防止爆炸。隔膜性能的优势决定电池的界面结构和内阻，进而影响电池的容量、循环性能，充放电电流密度等关键特性，性能优异的隔膜对提高电池及动力电池的综合性能有重要作用。     锂离子电池隔膜生产材料目前还是以聚烯烃为首选，聚烯烃材料具有强度高、防火、耐化学试剂、耐酸碱腐蚀性好、生物相容性好、无毒等优点，在众多领域得到了广泛的应用。聚烯烃化合物可以提供良好的机械

31、性能和化学稳定性，具有高温自闭性能，确保锂离子二次电池在日常使用上的安全性。锂离子电池隔膜主要性能要求： 1、厚度均匀性     隔膜的厚度均匀性与所有薄膜生产企业要求是一样的，是一个永远追求的重要的质量指标，它直接影响隔膜卷的外观质量以致内在性能，是生产过程严加控制的质量指标之一。锂电池用户对隔膜的分切有其特殊要求，除了有特殊的隔膜分切机、专业培训的专业分切人员外，与隔膜自身的厚度均匀性关系最为密切。     在自动化程度很高的隔膜生产线上，隔膜厚度都是采用精度很高的在线非接触式测厚仪及快速反馈控制系统

32、进行自动检测和控制的。隔膜的厚度均匀性包括纵向厚度均匀性和横向厚度均匀性。其中横向厚度均匀性尤为重要。一般均要求控制在+10微米以内。“南通天丰”公司厚度现已控制在+0.5微米以内。 2、力学性能     隔膜的力学性能是影响其应用的一个重要因素，如果隔膜破裂，就会发生短路，降低成品率，因此要求隔膜在电池组装和充放电结构使用过程中，需要自身具有一定的机械强度。隔膜的机械强度可用抗穿刺强度和拉伸强度来衡量。     拉伸强度：     隔膜的拉伸强度与制膜的工艺相关联

33、。采用单轴拉伸，膜在拉伸方向上与垂直方向强度不同；而采用双轴拉伸时，隔膜在两个方向上一致性会相近。一般拉伸强度主要是指纵向强度要达到100MP以上，横向强度不能太大，过大会导致横向收缩率增大，这种收缩会加大锂电池厂家正、负极接触的机率。     抗穿刺强度：     抗穿刺强度是指施加在给定针形物上用来戳穿隔膜样本的质量，用它来表示隔膜在装配过程中发生短路的趋势。因隔膜是被夹在凹凸不平的正、负极片间，需要承受很大的压力。为了防止短路，所以隔膜必须具备一定的抗穿刺强度。经验上，抗穿刺强度值在300-500g。

34、0;3、透过性能     透过性能可用在一定时间和压力下，通过隔膜气体的量的多少来表征，主要反映了锂离子透过隔膜的通畅性。隔膜透过性的大小是隔膜孔隙率、孔径、孔的形状及孔曲折度等隔膜内部孔结构综合因素影响的结果。     作为锂电池隔膜材料，本身具有微孔结构，微孔在整个隔膜材料中的分布应当均匀。孔径一般在0.03-0.12um。孔径太小增加电阻，孔径太大易使正负极接触或被枝晶刺穿短路。     隔膜厂家现在基本以透气度、孔隙度指标来衡量透气性。透气率是指特定的空气在特定的压力

35、下通过特定面积隔膜所需要的时间，用Gurley值来表示。根据隔膜厚度，一般在300-700s/100ml。孔隙率是单体膜的体积中孔的体积百分率，它与原料树脂及膜的密度有关。现有锂离子电池隔膜的孔隙率在40%-50%之间。 4、理化性能     润湿性和润湿速度     较好的润湿性有利于提高隔膜与电解液的亲和性，扩大隔膜与电解液的接触面，从而增加离子导电性，提高电池的充放电性能和容量。     隔膜对电解液的润湿性可通过测定其吸液率和持液率来衡量。 

36、60;   化学稳定性     隔膜在电解液中应当保持长久的稳定性，不与电解液和电极物质反应。其化学稳定性是通过测定耐电解液腐蚀能力和胀缩率来评价的。     热稳定性     电池在充放电过程中会释放热量，尤其在短路或过充电的时候，会有大量热量放出。因此，当温度升高的时候，隔膜应当保持原有的完整性和一定的力学性能，发挥隔离正负极，防止短路的作用。     安全保护性能    

37、 随着锂电池应用范围的逐渐扩大，尤其是动力电池领域，锂离子电池的安全性成为锂电池厂家的最为重视的环节。作为锂电池最为关键的核心材料，对隔膜也提出了更高的要求。     目前锂电池用隔膜一般都能够提供一个附加的功能，就是热关闭。这一特性可以为锂离子电池提供一个额外的安全保护。该功能主要参数为闭孔温度和破膜温度。     闭孔温度是微孔闭合时的温度，即为闭合温度。指电池内部发生放热反应自热、过充或者电池外部短路时，这些情况都会产生大量的热量。由于聚烯烃材料的热塑性，当温度接近聚合物熔点时，微孔闭合形成热关闭，从而阻断离

38、子的继续传输而形成断路，起到保护电池的作用。一般PE为130-140，PP为150。     破膜温度是指电池内部自热，外部短路使电池内部温度升高，超过闭合温度后微孔闭塞阻断电流通过，热熔性能温度进一步上升，造成隔膜破裂、电池短路。破裂时的温度即为破膜温度。     因此，锂电池厂家都希望隔膜有较低的闭孔温度和较高的破裂温度。     闭孔温度和破膜温度均与隔膜材料的种类有很大关系。任何单层的隔膜将难以满足锂离子电池对隔膜的安全性的要求。“南通天丰”为了满足锂电池厂家的这种要

39、求，开发了PE、PP多层隔膜。融合了PE的低温闭合和PP的高温破膜温度两种特性。同时公司与“南京大学”共同研发的在隔膜涂覆安全物质的新型隔膜产品也将在不久投放市场，为锂电池厂家尤其是动力电池厂家提供了新的可靠的安全保障。     虽然锂电池隔膜有热关闭的辅助作用，但绝不能将锂电池的安全性全寄托在这层薄薄的膜上，隔膜在碰到穿刺破坏、超高温度冲击及电池结构破坏下是起不到保护作用的，锂电池的安全性还是要靠改善正、负极材料和电解液的稳定性、电池组件的控制来全面提升。 四、我国锂离子电池隔膜行业的发展展望    

40、09年经济危机后，各国政府对能源危机、环境保护意识不断加强，纷纷制定出台了相关鼓励、扶持政策，新能源产业备受关注。     我国在国务院发布了关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定后，最近又出台了节能与新能源汽车发展规划（20112020年），新能源汽车的路线图越发清晰。规划称，作为我国的战略性新兴产业，未来10年政府将财政投入1000亿元，打造新能源汽车产业链，明确了到2020年，新能源汽车产业化和市场规模达到全球第一。这表明了电动车已成为我国汽车工业转型的主要战略方面，动力电池将成为未来发展核心，面临着千载难逢的机遇。锂电池隔膜作为锂离子电池的核心材

41、料行业，将会迎来一轮发展的高峰。     经过近几年的发展，我国锂电池隔膜已有了长足的进步，有了自己的干法、湿法生产线。有2家最近也陆续推出了多层复合隔膜。但是应该看到，市场的要求在不断变化，国外同行的水平在不断提高，而目前我们的隔膜总体水平和国外先进公司的产品相比，还存在着某些差距。为了更好地适应中国锂电市场对隔膜的要求，也为了我国隔膜企业自身健康发展，我们对未来发展需注意以下几个方面： 1、提高企业的自主创新水平，确保产品质量的稳定一致性。     隔膜企业未来几年应重在研发而不是产业化。隔膜未来的研

42、发重点是新能源汽车动力电池隔膜。在动力电池方面，为了获得高能量、提供大功率，通常一个电池需要使用几十甚至上百个电芯进行串联。由于锂电池具有潜在的爆炸隐患，隔膜的大倍率放电其安全性至关重要。在自主创新方面要做到：A.重点解决隔膜的耐热性能，生产能在充放电过程中，大面积正、负极短路后仍能保持隔膜完整性的耐高温复合隔膜。B.在不影响容量的前提下，做出更薄的能满足小巧、微型产品需要的隔膜和满足动力电池性能需求的多功能复合薄膜。C.开发吸液性能、保液性能更好的隔膜，提高离子电导率。D.研发聚合物电解质隔膜、纤维隔膜等新型隔膜产品。     加强管理，提升我们隔膜企

43、业的管理水平，确保生产产品质量的一致性。我在走访很多客户时都会提到这个问题，说国内的膜在使用过程时好时坏，好的时候和进口的差不多，差的时候就很差，主要原因就是在于我们薄膜生产的一致性不好。     产品质量稳定主要取决于工艺、设备、原料及操作四大要素。只有确保工艺参数稳定，生产环境合格；设备及时保养、维护；原料批次少，指标要求严格；操作工严格操作规格规范操作；严格检测；问题产品绝不流入市场。那样我们的产品质量的稳定就有保证了。 2、注重隔膜专用原料的研发。     我国隔膜产品与国外差距有很大程度上取决于

44、原材料。国外知名隔膜厂家很多都与化学有关联，要不自己生产原料，要不就和原料厂家联合开发生产隔膜专用料。“南通天丰”已经联合南京大学与中石化合作开发锂电池隔膜专用料。 3、自主创建有自己工艺特色的隔膜生产线。     我国各类薄膜生产企业引进生产线已有200多条，通过30年的引进、消化、吸收、学习先进经验，逐步形成了我们自己的制膜技术体系，也造就了一批机电设计、生产、加工达到接近世界先进水平的企业。     因隔膜生产线工艺性很强，我们要研发自己的工艺路线，所以要建成一批高效率、适合自身工艺特点的生产线。自

45、主研发设计、在全球范围内选择最合适的设备，加上国内的成熟的薄膜设备制造、设计企业提供的设备，完全可以满足隔膜生产的需要。 国产生产线有以下几个优点： 可以最大限度地保护自主知识产权，为进一步设备改造提供方便。可以大大降低投资成本。缩短项目建设周期。生产线运行中设备维修和零部件更换方便。培养自己的核心研发、技术团队。     总之，新能源产业给我们锂电池行业带来了前所未有的发展良机，但是我们还是要清醒地看到新能源汽车的发展仍在萌芽阶段，仍然面临着价格、技术（电池、电机、电控三大瓶颈）、配套设施等方面的障碍，规模化仍需时日。可谓前途光明，

46、道路崎岖。我们一定要静下心来抓紧研发适合未来储能电池、动力电池用的锂电池隔膜，使得我们能在新能源领域爆发时同步爆发，否则我们将注定被市场淘汰。     所以，我坚信我们的隔膜企业在政府政策的大力扶持下，在行业协会正确引导下，在隔膜企业的努力创新下，一定会打造更多在全球有影响力的锂电池隔膜民族品牌。为我国的锂电池隔膜全面国产化，为我国成为锂电池制造强国，为我国的新能源产业发展做出我们的贡献。   我国锂离子电池隔膜的发展介绍与市场需求探讨卓创资讯     寒冰 编辑于：2011-4-29

47、 13:30:19       【大 中 小】【关闭】我国锂离子电池隔膜的发展介绍与市场需求探讨吴耀根（中国塑协双向拉伸聚丙烯专委会理事长）（佛山市金辉高科技光电材料有限公司董事长）（佛塑集团总工程师） 一、锂离子电池的发展情况     锂离子电池是20世纪90年代初由日本的索尼公司首先实现商品化的一种高容量和高工作电压的可充电池。与传统的二次电池如铅酸电池、镍氢电池以及镍镉电池等相比较，由于具有能量密度高，充放电循环使用性能十分优越，没有记忆效应以及电池中的化学物质对地球环境友好等特点，近二十

48、年来发展迅猛，已经完全取代镍氢、镍镉电池，广泛应用于手机、笔记本电脑、摄像机等便携型电子设备中，并且在其他领域的应用日益广泛。     在锂离子电池的结构中，隔膜是四大关键元件（正极、负极、隔膜、电解液）之一。隔膜的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有重要的作用。     隔膜是锂离子电池四大元件中最后一个能实现国产化的材料。过去在我国锂离子电池隔膜国产化之前，其占锂离子电池的原料成本约2030%，现在已降至1020%。过去隔膜价格居高

49、不下的主要原因是制作隔膜的关键技术被日本和美国所垄断。     隔膜技术难点在于造孔的工程技术以及基体材料。其中造孔的工程技术包括隔膜造孔工艺、生产设备以及产品稳定性。基体材料包括聚丙烯、聚乙烯等，以及添加剂。     由于锂离子电池的电解液一般为有机溶剂体系，因而隔膜材料要对有机溶剂耐溶。此外，还要求有较好的拉伸强度，穿刺强度高，收缩率低，表面无静电，孔隙率高，孔径分布均匀，电解液浸润性好，耐电化学性能好，具有较低的闭孔温度和较高的破膜温度等。     目前市场化的锂离子电

50、池隔膜主要聚乙烯、聚丙烯为主的聚烯烃隔膜，包括单层PE，单层PP，三层PP/PE/PP复合膜。现有的聚烯烃隔膜生产工艺可按照干法和湿法分为两大类，同时干法又可细分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。     干法单向拉伸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。该工艺经过多年的发展在美国、日本已经非常成熟，现在美国Celgard公司、日本UBE公司采用此种工艺生产单层PP、PE以及三层PP、PE、PP复合膜。用这种方法生

51、产的隔膜具有扁长的微孔结构，由于只进行单向拉伸，隔膜的横向强度比较差。     干法双向拉伸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。通过在聚丙烯中加入具有成核作用的晶型改进剂，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。2004年进行中试及生产，2005年底开始有产品在市场上销售。     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烃中，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

52、出相互贯通的微孔膜材料，适用的材料广。采用该法的具有代表性的公司有日本旭化成、东燃及美国Entek等，目前主要用于单层的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有较高的纵向和横向强度。国际上高质量的锂离子电池隔膜都是用湿法工艺生产制造。 二、锂离子电池隔膜国内龙头生产企业情况和国内隔膜市场及发展状况。     纵观国内的锂离子电池隔膜市场，虽然目前国外品牌依然占有相当大比例，但隔膜的国产化已经呈现喜人的局面。湿法和干法两种工艺生产的隔膜已经实现了市场化，并且产能急促扩大，产品的质量也在不断提升。两大生产厂家是佛山塑料集团属下的