在當(dāng)今新能源領(lǐng)域，鋰電池扮演著至關(guān)重要的角色。而鋰電池隔膜作為四大主材之一，雖僅占鋰電池整體材料成本的 4% 左右，卻對(duì)電池的安全性、能量密度、循環(huán)壽命等關(guān)鍵指標(biāo)有著直接且重大的影響。
一、隔膜的重要性
隔膜的主要功能是將電池正負(fù)極隔離開來，防止內(nèi)部短路，同時(shí)允許鋰離子在充放電過程中自由遷移。為滿足電池的安全性、效率和長(zhǎng)壽命要求，隔膜需具備以下核心技術(shù)要求：
1. 孔隙率與孔徑分布：直接影響離子導(dǎo)電性和電池能量密度。
2. 機(jī)械強(qiáng)度與彈性：要有足夠的拉伸強(qiáng)度和柔韌性，應(yīng)對(duì)電池內(nèi)部熱膨脹和機(jī)械應(yīng)力。
3. 電解液滲透性：有效控制電解液滲透，防止過多液體侵入影響電池穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。
4. 熱穩(wěn)定性：高溫環(huán)境下，材料應(yīng)具有良好熱穩(wěn)定性，防止熱膨脹導(dǎo)致隔膜破裂或短路。
5. 安全性：能有效阻止鋰枝晶穿透，避免電池?zé)崾Э噩F(xiàn)象。
二、干法與濕法隔膜工藝對(duì)比
干法隔膜
1. 生產(chǎn)流程包括原料混合、熔融擠出、拉伸成型和熱定型等步驟。首先將聚合物原料和添加劑混合形成均勻熔體，在拉伸應(yīng)力下擠出形成片晶結(jié)構(gòu)，通過后續(xù)拉伸形成狹縫狀微孔，最后定型制得微孔結(jié)構(gòu)隔膜。
2. 優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)過程不使用溶劑或液體，操作相對(duì)簡(jiǎn)便、環(huán)保。
3. 缺點(diǎn)：在孔隙率、孔徑均勻性等方面相對(duì)濕法隔膜稍顯不足。
濕法隔膜
1. 生產(chǎn)過程中，聚合物與致孔劑（如小分子高沸點(diǎn)溶劑）混合后加熱、熔融，降溫形成相分離，再通過拉伸、溶劑萃取等步驟形成具有均勻孔徑分布和較高孔隙率的微孔膜。
2. 優(yōu)點(diǎn)：涂層厚度、孔隙率和孔徑的均勻性可通過工藝參數(shù)精確控制，具有更高的定制化能力。能提供更高的孔隙率、更均勻的孔徑分布以及更強(qiáng)的力學(xué)性能。
3. 缺點(diǎn)：生產(chǎn)過程相對(duì)復(fù)雜，可能涉及到溶劑處理等環(huán)保問題。
三、國(guó)內(nèi)隔膜市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
近年來，在新能源汽車和儲(chǔ)能行業(yè)的帶動(dòng)下，國(guó)內(nèi)鋰電池隔膜出貨量持續(xù)增長(zhǎng)。2023 年全球鋰電池隔膜出貨量突破 210 億平方米，其中中國(guó)隔膜企業(yè)出貨量占據(jù)全球出貨量的 83% 以上，牢牢占據(jù)全球鋰電池隔膜市場(chǎng)主導(dǎo)地位。
具體分析不同類型隔膜出貨量，濕法隔膜以其優(yōu)勢(shì)占據(jù)較大市場(chǎng)份額。2023 年，中國(guó)鋰電池隔膜出貨量達(dá)到 176.9 億平米，其中濕法隔膜占比高達(dá) 73%。
隨著固態(tài)電池等新型電池技術(shù)的涌現(xiàn)和快速發(fā)展，對(duì)隔膜材料提出了更為嚴(yán)苛的要求。固態(tài)電池在界面穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度方面要求更高，而濕法隔膜憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，極有可能成為固態(tài)電池商業(yè)化進(jìn)程中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。
四、未來展望
在固態(tài)電池崛起的時(shí)代，干法和濕法隔膜都面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。干法隔膜可以繼續(xù)發(fā)揮其環(huán)保、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，在一些對(duì)成本敏感或?qū)μ囟ㄐ阅芤蟛荒敲锤叩膽?yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮作用。而濕法隔膜則應(yīng)不斷提升技術(shù)水平，滿足固態(tài)電池等高要求應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
無論是干法還是濕法隔膜，都將在新能源電池領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮重要作用，它們的發(fā)展也將推動(dòng)整個(gè)新能源產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。未來，我們期待著這兩種工藝不斷創(chuàng)新，為實(shí)現(xiàn)更加高效、安全、可持續(xù)的能源存儲(chǔ)和利用做出更大的貢獻(xiàn)。
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