作為一個(gè)鋰離子電池生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，我國(guó)已經(jīng)基本形成從礦產(chǎn)資源、電池材料和配件到鋰離子電池及終端應(yīng)用產(chǎn)品的完整產(chǎn)業(yè)鏈。近年來(lái)，我國(guó)鋰離子電池市場(chǎng)一直保持快速增長(zhǎng)的形式，我國(guó)鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模由2011年的277億元增至2015年的850億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)32.4%。以下就介紹鋰離子電池隔膜和鋁塑膜技術(shù)。

隔膜

1鋰離子電池隔膜的作用

隔膜是鋰離子電池的重要組成部分，它位于電池內(nèi)部正負(fù)極之間，保證鋰離子通過(guò)的同時(shí)，阻礙電子傳輸。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對(duì)提高電池的綜合性能具有重要的作用。

全面解析鋰電池隔膜及鋁塑膜技術(shù)

2鋰離子電池對(duì)隔膜的要求

鋰離子電池對(duì)隔膜的要求包括：

（1）具有電子絕緣性，保證正負(fù)極的機(jī)械隔離；

（2）有一定的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和高的離子電導(dǎo)率，對(duì)鋰離子有很好的透過(guò)性；（3）耐電解液腐蝕，有足夠的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性，這是由于電解質(zhì)的溶劑為強(qiáng)極性的有機(jī)化合物；

（4）具有良好的電解液的浸潤(rùn)性，并且吸液保濕能力強(qiáng)；

（5）力學(xué)穩(wěn)定性高，包括穿刺強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度等，但厚度盡可能小；

（6）空間穩(wěn)定性和平整性好；

（7）熱穩(wěn)定性和自動(dòng)關(guān)斷保護(hù)性能好；

（8）受熱收縮率小，否則會(huì)引起短路，引發(fā)電池?zé)崾Э亍３酥猓?a href="http://jydy88.com/dongli/" style="color:#a98326">動(dòng)力電池通常采用復(fù)合膜，對(duì)隔膜的要求更高。

3鋰離子電池隔膜分類

根據(jù)物理、化學(xué)特性的差異，鋰電池隔膜可以分為：織造膜、非織造膜（無(wú)紡布）、微孔膜、復(fù)合膜、隔膜紙、碾壓膜等幾類。雖然類型繁多，至今商品化鋰電池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。

4鋰離子電池隔膜工藝

目前，鋰離子電池隔膜制備方法主要有濕法和干法。濕法又稱相分離法或熱致相分離法，將液態(tài)烴或小分子物質(zhì)與聚烯烴樹(shù)脂混合，加熱熔融后，形成均勻的混合物，然后降溫進(jìn)行相分離，壓制得膜片，再將膜片加熱至接近熔點(diǎn)溫度，進(jìn)行雙向拉伸使分子鏈取向，最后保溫一定時(shí)間，用易揮發(fā)物質(zhì)洗脫殘留的溶劑，制備出相互貫通的微孔膜。干法是將聚烯烴樹(shù)脂熔融、擠壓、吹膜制成結(jié)晶性聚合物薄膜，經(jīng)過(guò)結(jié)晶化處理、退火后，得到高度取向的多層結(jié)構(gòu)，在高溫下進(jìn)一步拉伸，將結(jié)晶面進(jìn)行剝離，形成多孔結(jié)構(gòu)，可以增加薄膜的孔徑。

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濕法和干法各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中，濕法工藝薄膜孔徑小而且均勻，薄膜更薄，但是投資大，工藝復(fù)雜，環(huán)境污染大；而干法工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，附加值高，環(huán)境友好，但孔徑和孔隙率難以控制，產(chǎn)品難以做薄。

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5兩種鋰離子電池隔膜工藝核心技術(shù)

對(duì)于濕法工藝來(lái)說(shuō)，樹(shù)脂與添加劑的擠出混合過(guò)程以及拉伸過(guò)程是該工藝的兩大核心問(wèn)題。擠出過(guò)程要求物料混合效果好、塑化能力強(qiáng)、擠出過(guò)程穩(wěn)定，拉伸過(guò)程決定了分子鏈的取向以及制孔劑分布是否均勻。對(duì)于干法工藝來(lái)說(shuō)，除了擠出混合過(guò)程外，熔融牽伸比以及熱處理都是核心過(guò)程。

目前，全球制造隔膜的廠家以濕法為主，濕法隔膜的價(jià)格較貴，未來(lái)濕法隔膜在動(dòng)力電池中仍將走高端的市場(chǎng)路線，而中低端動(dòng)力電池仍將以干法為主。

6全球鋰離子電池隔膜企業(yè)

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全球范圍內(nèi)的鋰離子電池隔膜的市場(chǎng)需求量呈逐年遞增的趨勢(shì)，隔膜出貨量從2009年的2.4億平米增至2014年的11.85億平米。日本旭化成、日本東燃化學(xué)以及美國(guó)Celgard（Celgard于2015年2月被濕法技術(shù)代表公司旭化成收購(gòu)，干法生產(chǎn)線停產(chǎn)并新建立濕法生產(chǎn)線）是隔膜三巨頭，占據(jù)的全球市場(chǎng)份額曾高達(dá)77%。但隨著韓國(guó)和中國(guó)企業(yè)的崛起，三巨頭的份額在快速下滑，2014年占比56%左右。

7我國(guó)鋰離子電池隔膜差距

鋰電池隔膜是四大材料中技術(shù)壁壘最高的部分，其成本占比僅次于正極材料，約為10%——14%，在一些高端電池中，隔膜成本占比甚至達(dá)到20%。

我國(guó)鋰離子電池隔膜在干法工藝上已經(jīng)取得重大突破，目前已經(jīng)具備國(guó)際一流的制造水平。但在濕法隔膜領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)隔膜企業(yè)受限于工藝、技術(shù)等多方面因素，產(chǎn)品水平還較低，生產(chǎn)設(shè)備主要依賴進(jìn)口。我國(guó)的隔膜產(chǎn)品在厚度、強(qiáng)度、孔隙率一致性方面與國(guó)外產(chǎn)品有較大差距，產(chǎn)品批次一致性也有待提高。

鋁塑膜

1鋰離子電池鋁塑膜的作用

鋁塑膜是鋰離子電池五大材料之一，是軟包鋰電池封裝材料。鋁塑膜由外層尼龍層/粘合劑/中間層鋁箔/粘合劑/內(nèi)層熱封層，共五層組成，每層功能要求都比較高。典型的鋁塑膜結(jié)構(gòu)如下圖所示：

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2鋰離子電池對(duì)鋁塑膜的要求

鋁塑膜的阻隔能力、耐穿刺能力、電解液穩(wěn)定性、耐高溫性和絕緣性影響著鋰離子電池的使用性能。任何一個(gè)方面有所缺失，都有可能導(dǎo)致電池性能下降，直接報(bào)廢。鋁塑膜采用精密涂布技術(shù)生產(chǎn)，目前，日本企業(yè)具有世界上最先進(jìn)的精密涂布技術(shù)。

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3鋰離子電池鋁塑膜工藝

干法和熱法工藝是鋁塑膜主要采用的生產(chǎn)工藝。干法工藝是鋁和聚丙烯用粘合劑粘結(jié)后直接壓合而成，熱法工藝是鋁和聚丙烯之間用MPP接著，在緩慢升溫升壓熱壓合而成。

干法生產(chǎn)的鋁塑膜薄，外觀好，具有優(yōu)良的深沖性能和防短路性能，且工藝簡(jiǎn)單、成本低，然而與熱法相比，耐電解液和抗水性能較差；熱法的優(yōu)點(diǎn)在耐電解液和抗水性能好，但是深沖成型性能、防短路性能不如干法，外觀和裁切性差。

4全球鋰離子電池鋁塑膜企業(yè)

在軟包鋰電池中鋁塑膜起到關(guān)鍵的作用，一般占到電芯成本的15-20%左右。然而國(guó)內(nèi)由于技術(shù)的不足，鋁塑膜市場(chǎng)占比非常少，占比不足5%。目前國(guó)內(nèi)鋁塑膜市場(chǎng)90%份額被日本廠商壟斷，主要是DNP（大日本印刷）、昭和電工和T&T占據(jù)。

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鋁塑膜作為尚未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的鋰電材料，其毛利率高達(dá)60-80%。據(jù)估計(jì)，目前鋁塑膜全球市場(chǎng)空間僅為數(shù)十億元，隨著下游需求放量，行業(yè)增速有望超過(guò)40%，潛在市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)百億級(jí)別。

5我國(guó)鋰離子電池鋁塑膜差距

作為軟包電池的核心材料，鋁塑膜的生產(chǎn)技術(shù)難度遠(yuǎn)高于隔膜、正極、負(fù)極、電解液，是鋰電池行業(yè)內(nèi)三大高技術(shù)之一。從產(chǎn)品性能上看，我國(guó)鋁塑膜產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品存在較大差距，主要表現(xiàn)在：鋁箔表面處理工藝落后、污染大；鋁箔的水處理會(huì)產(chǎn)生“氫脆”，導(dǎo)致鋁塑膜耐拆度差；鋁箔表面挺度不夠，良品率差；聚丙烯與高導(dǎo)熱的鋁箔表面復(fù)合時(shí)易卷曲，產(chǎn)生層狀結(jié)晶；國(guó)內(nèi)膠粘劑配方工藝較差，易出現(xiàn)分層剝離問(wèn)題。

由于這些生產(chǎn)工藝技術(shù)的不足，我國(guó)生產(chǎn)的鋁塑膜產(chǎn)品沖深最大在5mm左右，始終無(wú)法達(dá)到良好的性能要求。而國(guó)外可達(dá)到8mm，有的甚至達(dá)到12mm，總體與國(guó)外產(chǎn)品還有一定差距；厚度方面，國(guó)內(nèi)鋁塑膜最薄只能做到70μm，量產(chǎn)的有112、88和72μm，而日本鋁塑膜最薄可以做到40μm，65和48μm的也實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

為何鋁塑膜的制造技術(shù)難以突破，總體來(lái)說(shuō)主要是材料、設(shè)備、工藝方面存在不足，其技術(shù)難度主要在于工藝的控制—反應(yīng)條件的精確控制。