隔膜在电池材料中主要的功能为隔绝正负极以防止电池自我放电及两极短路等问题,主要材质使用多孔质的高分子膜,包括聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP),因此又称聚乙稀薄膜、PE膜。由于隔膜的安全性、渗透性、孔隙度及膜厚度将互相影响离子传导度及机械强度,所以制造不同的产品必须应用不同的设计方式,如单层、双层及三层的隔离膜。
中文名称 | 锂电隔膜 | 外文名称 | Lithium battery diaphragm |
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全称 | 锂离子电池隔膜 | 分类 | 织造膜,非织造膜,微孔膜等 |
功能 | 防止电池自我放电及两极短路 | 别称 | 聚乙稀薄膜、PE膜 |
随着新能源汽车的逐渐推广,未来对动力锂电池材料的需求将得到引。锂电池由正负电极、电解质及聚合物隔离膜组成,隔膜系锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,毛利率通常达到70%以上,占了锂电池成本的20-30%。按照计算,一辆汽车就可以用到一千到两千平方米的隔膜。
便携式电动工具、移动电话、笔记本电脑、摄录机等可充电锂离子电池、小型动力工具电池等主要使用聚烯烃隔膜,技术及市场都已经十分成熟。如今全球近95%隔膜主要由旭化成(Asahi Kasei Chemicals)、东燃化学(Tonen)及美国Celgard三家公司生产。其中,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。
由于我国在锂离子电池隔膜的研究与开发方面起步较晚,国内能生产隔膜的企业屈指可数,其中仅有星源科技、金辉高科、新乡格瑞恩、桂林新时代等几家技术相对成熟,并形成初步产业化。
纵观国内的锂离子电池隔膜市场,虽然如今依然是国外品牌一统天下,但是隔膜的国产化已经呈现出喜人的局面。如今国内3种类型的聚烯烃隔膜均已经实现了市场化,并且产能在逐步扩大,产品的质量也在不断提升。如今国产隔膜在低、中端市场已经大部分替代了进口产品,少量产品已经进入高端市场,市场价格随着国产隔膜的问世已经有所降低,由2003年的15~20元/m2降低到如今的8~15元/m2。
根据不同的物理、化学特性,锂离子电池隔膜材料可以分为:织造膜,非织造膜(无纺布),微孔膜,复合膜,隔膜纸,碾压膜等几类。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,因此聚乙烯,聚丙烯等聚烯烃微孔膜在锂离子电池研究开发初期便被用作锂离子电池隔膜。时至今日,商品化的锂离子电池隔膜仍然是聚烯烃微孔膜。如今,固体和凝胶电解质开始被用作一个特殊的组件,同时发挥电解液和电池隔膜的作用,是一项新兴的技术手段。
电池的隔膜主要起到两个作用 1.绝缘层,可以有效的防止正负电极相接触而导致内部短路 2.半透层,这个主要存在于锂离子电池这类液体电池中,可以组织体积比较大的分子通过而只允许小体积的带电离子通过 &nb...
中国塑料加工协会内部权威人士称,《锂离子电池用聚烯烃隔膜》国家标准已经上报国标委,预计今年会正式出台。 某券商分析师告诉称,该标准对于整个行业是具有推动作用的,并且能够更好的规范锂电池隔膜的市场...
锂电池隔膜的要求:(1)具有电子绝缘性,保证正负极的机械隔离;(2)有一定的孔径和孔隙率,保证低的电阻和高的离子电导率,对锂离子有很好的透过性;(3)由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物,隔膜必须耐电...
近日,中科院宁波材料技术与工程研究所设计并制备了一种基于聚酰亚胺无纺布的交联型复合凝胶隔膜。该类隔膜结合了无纺布隔膜和凝胶聚合物电解质的双重优势,其制备方法简单,易于实现工业化。其中,作为底膜的无纺布材料赋予隔膜优异的热尺寸稳定性,能有效防止电池在发热状态下因隔膜熔化和收缩而发生的短路爆炸事故。而隔膜内部交联的聚醚组分使复合隔膜具有长期使用的稳定性,并且被电解液溶胀后即
近日,中科院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室设计并制备了一种基于聚酰亚胺无纺布的交联型复合凝胶隔膜。该类隔膜结合了无纺布隔膜和凝胶聚合物电解质的双重优势。该隔膜制备方法简单,易于实现工业化。其中,作为底模的无纺布材料赋予了隔膜优异的热尺寸稳定性,能有效防止电池在发热状态下因隔膜熔化和收缩而发生的短路爆炸事故。而隔膜内部交联的聚醚组分使复合隔膜具有长期使用的稳定性,且被电解液溶胀后即可形成凝胶聚合物电解质。这一设计
根据不同的物理、化学特性,锂电池隔膜材料可以分为:织造膜、非织造膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜等几类。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,因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微孔膜在锂电池研究开发初期便被用作锂电池隔膜。尽管近年来有研究用其他材料制备锂电池隔膜,如采用相转化法以聚偏氟乙烯(PVDF)为本体聚合物制备锂电池隔膜,研究纤维素复合膜作为锂电池隔膜材料等。然而,至今商品化锂电池隔膜材料仍主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。
锂电池隔膜市场容量及应用分布
锂电池行业保持高速发展。全球消费电子、新能源汽车及储能等下游需求增长,带动锂电池市场规模持续扩大。据中国化学与物理电源行业协会统计,2016 年全球锂电池电 芯产值达到 2158 亿元人民币,同比增长 22.9%。预计在新能源汽车推广带动下,2017年全球锂电池电芯市场规模将达到 2567 亿元人民币,产值增长为 19%。2016 年我国 国内锂电池产业规模达 1115 亿元,比去年同期增长 13.20%。2011 年以来,我国锂电池产值年复合增速达 16.34%。
隔膜是锂离子电池关键的四大原材料之一。隔膜性能的优劣直接影响电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池安全性能电池性能。锂电池的放电原理是电池负极材料中的锂离子脱附,通过电解液移动到正极,电子随即通过外电路由负极移动到正极产生电流。
新能源汽车快速发展促进锂电池隔膜需求井喷
国家政策利好,新能源汽车行业高速前行。2014 年被视为中国新能源汽车产业发展元年,受国家免征购置税、车船税、国家财政补贴,地方财政补贴、一线城市新能源专用车牌等一系列利好政策的影响,中国新能源汽车行业发展迅猛。根据工信部统计,2016 年,中国新能源汽车累计生产 51.7 万辆,销量达 50.7 万辆,同比分别增长达 51.87% 和 53.13%。
目前,国内新能源汽车以纯电动乘用车和纯电动商用车为主,分别占新能源汽车构成的 48%和 33%。按照2012年国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020 年)》,到 2020 年纯电动汽车和插电式混合动力汽车产能力争达 200 万 辆、累计产销量超过 500 万辆。可以预计,未来新能源汽车发展将依然迅速。
动力电池潜力大,隔膜需求旺盛。新能源汽车爆发式增长,带动上游动力电池需求大增。目前新能源汽车不同车型所使用的动力电池容量差别较大,处于 10-250Kwh 之间。
一般纯电动乘用车和插电式混合动力商用车电池容量在 15-35Kwh 之间,而混合动力乘用车为 10-15Kwh,纯电动商用车电池容量较大,一般在 150Kwh-250Kwh 之间。锂电池每度电的隔膜需求量约为 20-25 平方米,不同电池因能量密度、正极材料差异而各自的隔膜用量不同。结合我国新能源汽车产销结构等因素,我们估算 2016 年我国锂电池的每度电隔膜需求量为 22.8 平方米。预计未来动力型锂电池将继续带动锂电池隔膜需求。
储能锂电池蓬勃发展,驱动隔膜消费增加。目前,铅酸电池在储能电池领域中占据绝对主导地位,约占市场份额的 98%。由于铅酸电池产业带来的严重铅污染问题,国家出台相关政策限制其产能。储能锂电池则具有循环寿命长、能量密度大、能效高、绿色环保等优势,但由于生产成本过高,短期内尚且无法大规模取代铅酸电池。
目前,储能型锂电池的市场需求占比提高至 7%。技术的进步以及工艺的日渐完善,锂离子电池成本价 格逐步下降;光伏、风电装机量增加,储能电站建设步伐加快,储能型锂电池市场需求将会呈现高增长。预测算2017年储能方面锂电池隔膜需求量为 3.83Gwh, 按照 1Kwh 需要隔膜 25 平方米测算,预计 2017 年锂电隔膜需求量将达到 0.9 亿平方米,同比增速将保持 18%。
新能源汽车和储能应用大发展,将带动国内锂电池隔膜消费量高速前进。我们预计 2017-2020 年国内锂电池隔膜消费量将分别为 15.8 亿平方米、18.9 亿平方米、23.5 亿平方米和29.5 亿平方米,相比 2016 年年均复合增速为 21%,其中新能源汽车领域锂电池隔膜需求量年均复合增速为 32%。
中国企业逐步分享外资垄断的隔膜市场
全球锂电池隔膜产量高速增长,湿法隔膜占据主导地位。在锂电池下游市场不断扩张的带动下,全球锂电池隔膜增速不断提高。根据高工锂电统计,2015 年全球锂电池隔膜 产量为 12.9 亿平方米,同比增长 31.5%。2010-2015 年,锂电池隔膜产量年均复合增速达 20.87%。未来行业有望继续保持较高增速,高工锂电预计 2016 年整体产量增速 达到 29%。从产量结构来看,2015 年全球湿法隔膜占比为 65%,相较于 2014 年同比 上升 4 个百分点。这表明湿法工艺在全球锂电池隔膜产业的主导地位十分稳固。
近年来,中国和韩国企业逐步掌握干法隔膜制备工艺并持续扩大产能,行业的市场格局有所变化。2016 年日本、韩国、美国等5 家隔膜企业的市场占有率为 62%,相较于 2015 年的 68%下降 6 个百分点,行业集中度有所分散。
中国锂电池隔膜崛起,湿法占比低于全球水平。由于行业的巨大需求,国内涉足隔膜产业的企业不断增加,生产技术也取得长足进步,加快了中国隔膜国产化进程。据高工锂电统计,2015 年中国锂电隔膜销量达到 6.28 亿平方米,同比增长 49.5%,预计 2016 年将达到8.15 亿平方米,同比增长 29.8%。2010-2015 年,我国锂电池隔膜销量年均复合增速达 62.7%。
同期,我国锂电池隔膜市场规模年均复合增速为 38.4%。在产能结构上,我国锂电池隔膜仍以干法工艺为主,2015 年湿法隔膜占比为 38%,虽较 2014 年同比上升 6个百分点,但仍远低于全球 68%的平均水平。目前我国锂电池隔膜生产企业纷纷加码湿法工艺,预计未来我国湿法隔膜产能占比将大幅提升。
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截止2017年,薄膜通数据平台统计,拥有约1万多家薄膜相关企业,3万多从业人员,30多个行业专家和顾问,通过我们不断的技术创新,产品创新,服务创新,立志驱动薄膜行业创新发展。
在"十一五"期间,中央政府将在锂电池研制方面投资6000万元,同时要求承担项目的公司按照10倍比例投入配套资金,这样总的投资将达到6亿元。
2006年9月14 日,国家财政部等五部委联合印发了《关于调整部分商品出口退税率和增补加工贸易禁止类商品目录的通知》。根据《通知》规定,铅酸蓄电池、氧化汞电池的出口退税政策被取消;而将锂电池出口退税13%上调至17%。
锂电池隔膜属于国家鼓励发展的电池配套材料,符合国家《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》,同时属于"国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)"中所列的前沿技术第(11)项:高效能源材料技术中的高效二次电池材料及关键技术专题。2008年度国家"863"计划将"低成本锂电池隔膜关键技术研究"列为重点产业化导向项目。