鋰電池主要有四個組成部分,分別為正極材料、負極材料、隔膜和電解質材料,在鋰電池中隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來,防止兩極之間接觸產生短路,同時鋰電池能使電解質離子通過的功能。鋰電池性能決定了電池的界面結構和內阻等,并且能直接影響鋰電池的特性,性能優異的隔膜對提高電池綜合性能具有重要作用。
鋰電池隔膜
鋰電池隔膜是前面我們提到的四大材料中技術挑戰最大的部分,其成本占比僅次于正極材料,約占總成本的10%-14%,在一些高端電池中隔膜的成本甚至達到20%。
目前市面上用的比較多的隔膜產品主要有單層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,其中單層PP和單層PE這兩類產品主要用于3C消費電池,而后邊幾個主要用于動力鋰電池。目前在我國生產較多的為雙層PP/PP隔膜,而全球汽車動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品為主。這主要是因為我國目前的還不具備將PP與PE制成雙層復合膜的技術和能力。
鋰電池隔膜的生產技術工藝,分為干法和濕法。干法工藝的主要是運用結晶和淬取,其原理是物理拉伸。相對于干法工藝,濕法對于生產的要求很高,價格也貴,所以濕法工藝主要走高端的市場路線,而中低端動力電池仍將以干法為主。
濕法工藝所生產的隔膜具有微孔分布均勻性好、雙向拉伸強度高和刺穿強度高等優點,其原理是相位分離,此外濕法工藝還可以制備較薄的隔膜。濕法工序的生產過程更加復雜,需要投入的資金也很多,整體生產周期也更長,在生產設備要求等方面比干法工藝也要高。
對于消費類鋰電池來說其更注重能量密度,在保證安全的情況下,對應的鋰電池隔膜越薄越好。對于目前的生產狀況,干法工藝所生產的鋰電池的隔膜厚度是有極限的,所以只能采用濕法工藝。在中高端的鋰電池市場則是以濕法工藝為主。在動力電池生產中干法多層為主要的隔膜類型。目前隨著涂覆技術不斷成熟,涂覆后的濕法PE隔膜開始走入我國鋰電池高端市場。在保證安全性的前提下,我國的鋰電池發展輕薄化已經成為趨勢,濕法工藝生產更具優勢。
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