【干货】2015年锂电涂层隔膜技术发展总结

2015年锂电涂层隔膜技术发展总结

受惠于政策的支持，2015年国内锂电行业迎来了高速发展，同步也带动锂电隔膜的需求。

预计2015年中国国内的隔膜市场容量在6.2亿平方米，同比增长36%，国产隔膜的产量大概占到国内隔膜市场容量70%，大概在4.5亿平方米，同比增速40%以上。

国产隔膜的量上来了，那质呢？

隔膜的现有技术达到什么水平了？

发展方向又是什么？

结合第二届国际先进隔膜论坛的专家报告为大家解读2015年的锂电涂层隔膜技术发展。

① 隔膜涂层在电池中的显著作用

涂覆（或复合）隔膜乃是当今隔膜应用发展的焦点所在，隔膜表面采用涂覆层优势明显——

首先是提高了隔膜的热稳定性，如陶瓷涂覆后隔膜高温180℃形体保持仍然良好，可避免隔膜收缩造成内部短路，使电池安全性显著提升；

其次是提高隔膜对电解液的浸润性，有利于电池内阻降低、放电功率提升；

再有是可阻止或降低隔膜氧化，有利于配合高电压正极的操作以及延长电池循环寿命等；

② 隔膜涂层材料多以PE或PP微孔膜为基体材料

涂层材料主要有陶瓷材料和有机物材料，基体材料多采用PE或PP微孔膜，以下为具有代表性的四中涂覆隔膜。

隔膜涂覆层材料类型微结构特征图

注：陶瓷材料包括Al2O3、AlO(OH)、SiO2、TiO2、MgO、CaO等。

③ 陶瓷涂层隔膜已经逐步在电池产品中推广应用

下表列出了国外几家电池制造商采用隔膜涂层技术的情况。

PS：单击图片可缩放查看大图

我国大型电池公司大多也开始在产品中采用涂层隔膜，典型的例子是氧化铝涂覆（3微米）隔膜已经用于苹果的iPad Mini铝塑封锂离子电池。

各国大型电池企业采用和未采用涂层隔膜的比例图

中航锂电在隔膜涂层技术上展开了深入的研究，并在动力电池上开始应用，其中特别突出的是安全性显著提升。

分析表明，基于涂层技术可以在较薄的隔膜上实施，由此对采用更薄的基体膜，留出更大的电极空间变成可能，因此该技术将继续得到发展与扩展应用。

只是电池可以选择的涂层材料具有多样性（无机物或有机聚合物）以及制造涂层的可选择性（可以采购，也可以在公司内制造）。

同时，还可以在电极上实施涂层取代隔膜上的涂层，或二者兼而有之。

④ 国外涂层隔膜介绍

德国Litarion公司一直采用PET无纺布基体制造填充有陶瓷Al2O3的隔膜。

这种隔膜早期在中国推广过，但是没有取得实际应用进展。

目前这种隔膜及其电极被用于他们与一家电动汽车公司（Electrovaya）合资的电池公司所制造的动力电池，再由Electrovaya制造成动力电池包，供电动车辆采用。

其40 Ah电池以1C充放电，100% DOD下可达到9000次，容量保持在30Ah；单体电池能通过180℃烘箱以及针刺实验，没有安全问题发生。

德国制造的无纺布上填充Al2O3的隔膜微结构图

美国Optodot公司致力于AlOOH的隔膜的研究，与Al2O3相比，AlOOH具有密度低等优势。

Optodot公司期望该隔膜能实现全陶瓷隔膜，最终实现隔膜与电极一体化。采用该类型隔膜制造的5Ah铝塑封电池循环1000次（1C充放电）尚无明显容量损失，放电倍率特性有改善，安全性能显著提升等。

美国Optodot的复合AlOOH隔膜及其发展设想示意图

⑤ 涂膜设备

我国自主开发的高速涂膜设备已经用于国内厂家的隔膜涂覆层制备过程，典型设备如下图所示。

我国自主开发的典型高速陶瓷隔膜涂布机照片

目前国内高涨的锂电隔膜投资热已引起了业内人士的担心，是否会重蹈光伏的覆辙，现在谈论还为时过早。

但可以预见的是未来三年内，隔膜行业价格竞争将越来越激烈，将迎来行业大洗牌——缺技术，少品牌，短资金将会淘汰出局，尤其是新上线企业，中小型企业境地不容乐观。

唯有掌握前沿技术才能在之后的竞争中掌握主动权。