锂离子电池隔膜

锂离子电池隔离件。在锂电池的结构中，隔膜是重要的内层模块之一。 隔膜的性能决定着电池的界面结构、内阻等，而直接影响着电池的容量、循环和安全性能等特性，优良的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。 隔膜的主要作用是隔离电池的正、负极，防止两极接触而短路，还具有使电解质离子通过的功能。 隔板的材质不通电，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。 根据电池的种类，采用的隔板不同。 锂电池系列中，因为电解液为有机溶剂系，所以有机溶剂需要强的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔质膜。一、锂电池隔板应具备的特性锂电池隔膜的要求： (1)具有电子绝缘性，保证正负极的机械隔离；(2)有一定的孔径和气孔率，保证低电阻和高离子传导率，对锂离子有良好的渗透性；(3)由于电解质的溶剂为强极性的有机化合物，隔膜不耐电解液的腐蚀具有充分的化学和电化学稳定性(4)对电解液的润湿性好，具有充分的吸液保湿能力(5)具有包括穿刺强度、拉伸强度等在内的充分的力学性能，但厚度尽可能小(5)空间的稳定性和平坦性好(6)热稳定性和自动遮断保护性能好。 动力电池对隔膜的要求更高，通常采用复合膜。图1 :锂电池隔板的一般要求二、锂电池隔板的分类根据物理、化学特性，锂电池的隔膜材料可分为织膜、无织膜(无纺布)、微孔膜、复合膜、隔膜纸、碾压膜等几种。 聚烯烃材料具有优异的力学性能、化学稳定性和比较廉价的特征，因此聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃微孔膜在锂电池的研发初期被用作锂电池隔板。 近年来虽然正在研究用其他材料制造锂电池隔板，但是BoudunF等使用相转换法以聚偏二氟乙烯(PVDF )为本体聚合物制造锂电池隔板。 Kuribayash等人研究了纤维素复合膜作为锂电池隔离材料。 但是，至今仍被商品化的锂电池隔膜材料主要采用聚乙烯、聚丙烯微孔膜。 近年来，固体和凝胶电解质逐渐被用作特殊的模块，同时起到了电解液和电池隔板的作用，是一种新的技术手段。 表1显示了锂电池隔板的主要制造商及其主要产品信息。表1 :锂电池隔板的主要制造商及其主要产品表2:常用分离器的具体参数三、锂电池隔板的基材锂电池隔板的基材主要由聚丙烯、聚乙烯材料、添加剂构成。 用于隔膜的基材与隔膜的力学性能和电解液的浸润度直接相关。 世界领先的三大隔膜制造商日本Asahi (旭化成)、美国Celgard、Tonen (东燃化化学)拥有独特的高分子实验室，化学背景非常深。 国内锂电池制造商采用的基材基本上通过购买，自身的研究开发能力不强。 旭化成和Celgard已经独自生产了部分聚丙烯、聚乙烯材料。 特别是在Tonen (东燃化学)和mobile化学工业合作后，在采用mobile化学工业开发的高熔点聚乙烯材料后，Tonen公布了熔点高达170的湿式PE锂电池隔板。 采用特殊处理的基材可以大幅度提高隔膜的性能，满足锂电池的特殊用途。四、世界重点锂电池隔板制造商全世界主要有6家生产锂电池隔板的公司，供应商份额请参照下图1、朝日kaseichemicals :日本旭化成化学株式会社成立于1931年，注册资金103亿日元，优质湿式分离器的供应商向三洋供应了半数以上的产品，业界称三洋分离器和其他电池工厂的分离器之间有差异，但没有得到明确的证明旭化成化学现在正在开发面向高功率用途的隔膜。 旭化成化学公司为了适应世界锂离子二次电池的需求扩大，将二次电池用隔板的设备能力增强到了现在的1.5倍。 宇山市投资了约100亿日元，现在每年生产1亿m-2，预计到09年增加到1亿5千万m-2。 为了强化生产基地体制，我们正在研究选定新工厂的建设场所。 公司在北京、上海设办事处，在苏州、上海、张家港设工厂。2、Celgard :美国Polypore全资子公司，公司成立于1981年，注册资本为2亿美元，全球分为四个事业部，电池分离器事业部2007年全球销售额为8.5亿美元。 Celgar拥有干式单轴拉伸制造技术的专利，受到MBI、BYD两大客户的支持，成为干式聚烯烃隔板的领先者。 现在在深圳有办事处，计划投资2500万美元在韩国设立新工厂，在上海设立新事务所。3、Tonen Specialty separator :日本东燃化学株式会社子公司，东燃化学是位于埃克森美孚日本的子公司，成立于1947年，注册资本约3512亿日元，主要生产石油化学品，近年来开发出新型锂电池用隔板。 因为东燃化学有Sony、SDI、LGC等顾客，东燃化学在世界上已经成为这种隔膜的第三供应商。 东燃埃克森美孚化学工业的隔膜工厂位于日本那须，为了满足隔膜的现在和新型应用领域的需要而增加。 2009年东燃埃克森美孚化工位于韩国龟尾的新工厂实现生产。4、Ube Industries :日本宇部兴产株式会社成立于1942年，注册资金为431亿日元，分为化学树脂、建筑材料、机械设备、煤5个事业群，07年的总销售额为3768亿日元，其中化学树脂事业群的销售额为1601亿日元，占总销售额的43%。 UBE隔膜年总产值约2400万平方米/年，70%在中国国内销售，主要客户是大和三洋，大的使用量约1000万平方米/年，三洋的使用量约300万平方米/年，与celgard相同，性能是ce5、SumITomo Chemical :日本住友化学株式会社成立于1913年，主要从事基础化学、石油化学和塑料、精细化学、it相关化学、农药和医药等行业的经营，年销售额为18965亿日元，在大连、北京、无锡、上海、珠海设有分公司和事务所从2007年到2009年计划投资3700亿日元。6、PR :韩国PS化工是PS集团的下级企业，成立于1969年，主要从事精密化学和生命科学领域的经营，在青岛、苏州、北京、上海、广州、桂林、宁波等地设有工厂和事务所。表2 :世界主要锂电池制造商使用隔板时(08年统计)m2/年旭化成东燃CelgardUBE市Entek公司圣约4000万美元三百万美元索尼公司七百万美元2500万美元松下公司一百万美元1100万美元一百万美元Maxell公司四百万美元三十万美元PS三十万美元九十万美元NEC集团十万美元二十万美元二十万美元PS七百万美元2600万人PS公司五百万美元六百万美元三百万美元百度五十万美元1200万美元五十万美元a23二百万美元四百万美元力神一百五十万美元六百万美元PS公司四百万美元三百万美元大惊小怪三百万美元八百万美元二百万美元其他一百五十万美元三百万美元2000万美元八百万美元八百万美元合计6640万人6400万美元6320万人2400万人一千万美元五、国内锂电池隔板的重点制造商国内进入隔膜的企业约有十多家，代表企业有星源材质、中科来方、金辉高科、新乡格瑞恩、时代科学技术、中兴新通信、新乡中科、常州康捷、常州奇鑫、杭州华容、齐鲁石化等。 金辉高科是国内唯一采用湿式技术的企业，技术主要依靠自主开发，目前第一条生产线已经投产，不需要产品供给，需要现金提货，第二条生产线今年已经建成。 星源材质采用干式法和湿式法两种技术，从2009年开始生产，现在有三条生产线，产品可以满足普通锂电池的生产需求。表4-1 :国内生产锂电池隔板的主要企业公司背景生产能力工艺方法批量生产的企业佛塑-金辉高科比亚迪和佛式合资公司1200万平方米湿法施工星源材质民营企业五千万平方米干式法三层复合湿式单层新乡格瑞恩河南金龙控股有限公司6000万平方米干式单层拉伸和三层复合处于试制阶段的企业池禾技术丽水池禾化工(民营)下属企业-是湿式单层中科来方远宇集团(民营)下属企业-是干式法三层复合杭州华容民营企业常州康捷民营企业常州奇鑫民营企业正在建设中的企业安徽铜峰电子上市公司一千五百万平方米辽源鸿图纸业民营企业4400万平方米1、深圳市星源材质科技股份有限公司星源材质成立于2003年，注册资本1500万元，核心业务是新材料即锂电池隔板的开发、生产和销售。 公司在2006年末，研发取得了划时代的进展，掌握了锂电池隔膜芯制造技术和芯配方的关键技术。 2007年，公司在东莞建立了3000平方米的生产基地。 2008年1月，星源材质公司在传统湿式生产线的基础上，建立了年产1000万平方米的锂电池隔离件干燥法生产线投资项目。 该生产线由星源材质公司自主开发，自主设计，有自己的知识产权，总投资人民币4788万元，该生产线的关键部件和仪器分别从德国、美国、意大利等国家进口，其他辅助、辅助设施在国内购买。 生产线建设顺利，2008年9月正式生产。 产品生产能力达到设计要求，产品质量达到美国、日本同类产品的质量。 这条生产线生产后，每年将追加1000万平方米的生产能力。目前，公司有两条干式生产线，一条湿式生产线，主要生产12m至40m不同规格的锂电池隔板。 同时，年设计生产能力为5000万平方米的锂电池隔离件生产基地正在建设中。 公司是被选为国家火炬计划重点企业的深圳市民间领袖骨干企业，锂电池分离器产业化项目已被列入深圳市重大建设项目。 公司计划2008年引进战略投资家深圳创东投资公司，进入上市指导期，在深圳创业板上市。 星源材质目前的客户位于珠江三角洲地区，主要是手机和笔记本电池。2、佛山市金辉高科光电材料有限公司金辉高科由外国专家和国内著名高中博士、硕士和本科生组成的“锂电池隔膜”项目难关团队经过三年以上的开发，2004年建立了使用湿式技术生产PE隔膜的双向拉伸生产线，2004年底正式推出性能合格的产品，长期试验和稳定2006年佛塑股和比亚迪共同出资成立了以281万美元生产锂电池隔膜的佛山市金辉高科光电材料有限公司。 目前，实现了年产600万平方米的生产能力。 金辉高科目前生产能力1200万平方米，主要定位手机隔膜，薄为主，格瑞恩和星源材质厚。 明年计划增加4500万平方米的生产能力。 佛塑内部人士表示，手机市场年国内需求量为1.5亿平方米。 佛塑的销售还不错。 价格：多20微米，8-9元，9-12微米，15美元。 分离器不怕价格竞争，下降到8张以上，还是有66%的毛利率。 金辉高科生产的隔板主要供给山村电池工厂，使用了一些啤酒，成品率在50%左右。3、新乡市格瑞恩新能源材料股份有限公司格瑞恩是金龙精密铜管集团株式会社投资建设的致力于锂电池材料的研发、生产、销售的出资子公司。 公司通过与国内许多大学和各种形式的技术人才的合作，聚集了锂电池材料领域的研发、生产、质量管理的顶尖人才。 目前公司有各种专业技术人员100多人，主要产品有锂电池隔膜材料、锰酸锂、磷酸亚铁锂材料等。格林在2004年进行了隔膜的试制和生产，采用双向拉伸技术的干式工艺，从2005年末开始产品开始在市场上销售。 从同期开始准备新的生产线，2007年正式生产，到2008年末，生产能力约为1500万m2。 该公司的产品大部分能满足国内低、中端市场的需要，有些产品已经能满足高端市场的质量要求。 不仅能满足25、30、40微米传统隔膜的需要，而且很多公司还能满足12、16、20微米超薄隔膜的要求。 根据客户的要求，进行宽度为10-1000 mm的灵活切割。 目前格瑞恩正在加强与国内锂电池生产企业的联系，积极扩大生产。格瑞恩现在有10条隔膜生产线，称为产能6000万平方米，还准备了7条生产线，扩大到9000万平方米。 动力电池的阈值本来就很高，一般不是国产的，新乡格瑞恩比较好，光宇电池也用厚度大的薄膜制造动力电池，质量好，格瑞恩的干式双向拉伸PP薄膜低成本，双向拉伸，所以强度高，PP耐热性也好，适合制作动力电池但是，生产中产生的废品比较多，成品率仅为30-40%，影响产品利用率，实际成本相对较高。 格瑞恩的低端隔膜主要提供给村里的手机，例如天贸易、福