锂电池纳米纤维隔离膜生产技术.doc

中国科学院老专家技术中心南通工作站 Tel/Fax： 85353285锂电池纳米纤维隔离膜生产技术项目概述锂离子电池（也称二次锂电池）是一种比能量高的储能器件。具有放电电压稳定，工作温度范围宽，自放电率低，循环充放电，储存寿命长，无记忆效应及无公害等优点。随着数码电子设备、移动通讯3G时代的到来，小型锂离子二次电池在世界范围内的需求非常巨大；而动力锂离子电池由于在电动工具、机器人、电动汽车/混合动力汽车、航空航天、国防军工等诸多领域的重要应用，其发展已上升到国家战略需求的高度。作为影响电池性能的重要组件，锂离子电池隔膜的作用不容忽视。目前被用作动力锂离子电池隔膜的产品主要来自美国Celgard公司和日本Ube公司以干法生产的PP/PE/PP三成复合膜。干法是将聚烯烃树脂熔融，挤压、吹制成结晶性高分子薄膜，经过结晶化热处理、退火后，得到高度取向的多层结构，在高温下进一步拉伸，将结晶界面进行剥离，形成多孔结构，可以增加隔膜的孔径。多孔结构与聚合物的结晶性、取向性有关。该方法存在孔径及孔隙率较难控制等缺点，隔膜受热收缩比例较大，用作动力电池隔膜时闭路保护设计作用不理想。由于我国没有自己的高品质隔膜产品，每年需花费数十亿人民币用于进口。居高的隔膜价格(2060元/m2)是降低锂离子电池成本的主要难题。可以预见，在未来的二十年中，高性能、低成本的锂离子动力电池隔膜会有很大的市场需求。十几年来，为解决锂离子电池隔膜国产化的问题，国家和地方都做出了较大的投入针对PE、PP拉伸膜来进行研发。但是时至今日，还没有证据表明我国有某一家企业真正掌握了生产高品质PP/PE拉伸膜(微孔)的工艺技术。目前国内生产的一些拉伸膜样品与国外产品相比，在质量和整体工艺水平方面还存在着明显的差距。市场前景分析目前，我国已成为世界锂离子电池的生产大国，2005年生产各类锂离子电池9亿只，2008年将突破10亿只，每年需要大量的隔膜材料。中国电动自行车、摩托车等轻型电动车保有量目前超过5000万辆，稳居世界第一。国内目前所使用的锂电池隔膜都是聚乙烯烃类薄膜经双向拉伸而成，而国内生产技术并不过关，仅只能满足低端使用，纳米纤维膜开发的锂电池是以大功率动力锂电池为目标，将逐步形成我国重要的新兴产业、新的发展机遇即将到来。然而，锂离子电车生产的一些关键技术仍被国外掌握，大量的锂电池隔膜需从美国、日本、加拿大等国进口，每年锂离子电池隔膜消耗量3-5亿平方米，才能满足国内需求，市场价值大约在10亿至15亿元人民币。技术特点本项目属于高效能源中的新材料-锂离子电池相关材料，是国家中长期发展规划中前瞻性技术领域中新课题，是北京市攻关项目，也是国家863计划项目。作为制备锂电池核心材料部件的新技术，以及所制备的新产品具有如下特点：1、高压静电纺丝法制备纳米纤维锂离子电池隔膜，具备新型的材料体系和工艺方法。高压静电纺丝在数千伏直流电场中，采用多喷头喷丝，传送带接受制备技术；膜厚度、孔径和空隙率可控；制备工艺精巧而不繁琐，相对目前所使用聚烯烃类膜的拉伸工艺起来，比较简单，容易操作。2、高压静电纺丝制备的纳米纤维离子电池隔膜产品，具有高孔隙率、高吸液量、低电阻、厚度与孔隙率无直接关联、热稳定性好、高倍率放电性能等显著特色。产品孔隙率在40-75内可控，14C放电时电池能量保持率高达74.4(同样条件下采用日本宇部隔膜装配的电池能量保持率仅13.8)。经十八所检测中心检测，采用纳米纤维隔膜装配的锂离子电池的循环性能、热稳定性、高倍率放电性能优异，明显优于国外隔膜产品。3、纳米纤维膜作为锂电池的核心部件，经试验检测，并经北京市科委，北京新材料开发中心专家评论：“具有创新性很高的实际应用价值，处于国际领先水平。”初步经济分析投资年产300万平方米的锂离子电池纳米纤维膜项目，约需3000万元以上。生产成本约为3元/平方米，商品市场销售价大约40-50元/平方米，可实现年销售额可达亿元。初步预测，利润可观。合作方式合作开发技术转让