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全球鋰電池隔膜走上高能效之路

2008-07-25
作者:轉(zhuǎn)自:中國電池網(wǎng)
  由于國際油價的高位運行,越來越多的駕車者在決定購車時考慮燃料的經(jīng)濟性,這直接導致了全球范圍的混合動力汽車" title="混合動力汽車">混合動力汽車市場份額攀升。預計到2012年,美國混合動力汽車的銷售量將增至100萬輛。為了滿足混合動力汽車的苛刻需求,電池的關鍵部件——隔膜必須改進,提高能效,從而為這種汽車提供更強動力,勇于應對世界能源短缺的挑戰(zhàn)。

  隔膜雖小作用關鍵

  鋰電池因能量密度高、循環(huán)壽命長、質(zhì)量輕、體積小等特性,又具有安全、可靠且能快速充放電等優(yōu)點,成為近年來新型電源技術(shù)研究的熱點,在高能量和高功率領域備受歡迎。在鋰電池的結(jié)構(gòu)中,隔膜是關鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜采用塑料膜制成,可隔離電池正負極,以防止出現(xiàn)短路;還可以在電池過熱時,通過閉孔功能來阻隔電池中的電流傳導。

  ??松?a class="cblue" href="http://ihrv.cn/search/?q=美孚" title="美孚">美孚化工首席聚合物科學家白培德介紹說,鋰電池隔膜" title="電池隔膜">電池隔膜成本占電池成本的1/3左右。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)性能以及安全性能等特性,性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。目前60%~70%的隔膜市場主要采用濕法雙向拉伸工藝,因為濕法雙向拉伸縱向橫向更加均勻平衡。而且濕法主要用于高端隔膜,干法用于中低端產(chǎn)品。

  全球市場容量巨大

  全球鋰電池產(chǎn)量過去15~17年一直保持平均10%~20%的增長速度,從2001年起,這一年均增速更是高達40%。飛速增長的鋰電池市場,除了手表等紐扣式一次性電池,還有可充電的二次鋰離子電池" title="鋰離子電池">鋰離子電池。目前二次鋰離子電池除廣泛用于日常熟知的手機、筆記本電腦以及MP3等數(shù)碼電子產(chǎn)品外,在電動車、電動自行車等一些大功率電池方面也已經(jīng)開始使用。

  當前,各國爭相發(fā)展的電動汽車、混合動力汽車都需要電池來提供動力,作為純電動車的配套電源,鋰離子電源以其突出的性能正在成為核心電源類型。由于混合動力車符合當今各國能源環(huán)保方面大的發(fā)展需求,消費量增速必定大于20%。有理由相信,鋰電池將最終占據(jù)二次電池市場的主導地位,作為其關鍵組件,鋰電池隔膜的場容量巨大。

  提高能效個性發(fā)展

  電池隔膜的發(fā)展主要是隨著鋰離子電池的需求不斷變化而不斷發(fā)展的,從體積上看,鋰離子電池正在朝著小和大兩個截然不同的方向發(fā)展。在一些如手機、數(shù)碼相機等電子產(chǎn)品上,為了迎合美觀、便于攜帶的需求,電池廠將電池的電芯做得非常小巧。為了追求高的能量密度,在狹小的體積中能容納下更多的電極材料,電池廠家希望隔膜的厚度越薄越好。體積更小是對隔膜的一個挑戰(zhàn),因為必須把隔膜做得薄,但要能夠保持原來的電池容量、循環(huán)性能以及安全性能等功能,同時有更大的功率,設計更簡單。

  而與此相反,在電動自行車、電動汽車及電動工具等所使用的動力電池方面,為了獲得高容量、大功率,通常一個電池需要使用幾十個甚至上百個電芯進行串接。由于鋰電池具有潛在的爆炸危險,隔膜的安全性相當重要。由于體積越來越大,技術(shù)上要求效率更高,能減少溫室氣體排放,功率更強。

  白培德堅信,鋰電池隔膜將根據(jù)不同客戶的不同需求,開發(fā)出針對性的產(chǎn)品,這是未來隔膜的發(fā)展趨勢。雖然目前隔膜市場產(chǎn)品主要為單層,但是??松梨谝呀?jīng)能夠把不同的材料放在不同隔膜層上,每一層都用不同的溶劑和原料配方,把多層熱熔共擠制造出厚度和頭發(fā)直徑差不多的隔膜,從而制造出不同性能的產(chǎn)品來,白培德預測,多層隔膜的未來發(fā)展趨勢也很明顯。

  中國發(fā)展仍需提速

  據(jù)愛爾蘭市場研究機構(gòu)近日發(fā)布的鋰電池市場預測顯示,目前中國鋰電池產(chǎn)量為全球最大。在全球鋰電池總產(chǎn)量中,中國大陸占16.9%,中國臺灣地區(qū)占6.9%。據(jù)中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2007年中國大陸的鋰充電電池" title="充電電池">充電電池產(chǎn)量達到10億只。

  受此影響,中國鋰離子電池隔膜的市場化發(fā)展也已經(jīng)初具規(guī)模,目前呈現(xiàn)出了非常良好的發(fā)展勢頭。按照電池產(chǎn)量10億只估計,每年隔膜的消耗量在3億~5億平方米之間,市場價值在10億~15億元。

  不過中國在鋰離子電池隔膜的研究與開發(fā)方面起步較晚,鋰離子電池隔膜主要仍然依賴進口,導致市場價格高居不下。目前,世界上只有日本、美國等少數(shù)幾個國家擁有鋰電池隔膜的生產(chǎn)技術(shù)和相應的規(guī)?;a(chǎn)業(yè)。中國國內(nèi)隔膜市場80%以上被美、日進口產(chǎn)品占領,國產(chǎn)隔膜主要在中、低端市場使用。

  今后中國還需加強產(chǎn)、學、研的投入,開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果,打破日、美企業(yè)在隔膜行業(yè)的技術(shù)壟斷;另一方面要加強企業(yè)與科研院所的合作,加快成果轉(zhuǎn)化的產(chǎn)業(yè)化進程。
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