锂离子电池隔膜行业发展现状及趋势解析

隔膜是锂离子电池的重要组成部分之一， 通常也被成为电池隔膜、 隔膜纸、 离子分离膜等， 处于新能源汽车产业链的上游部分。 根据生产工艺的不同， 一般分为干法隔膜和湿法隔膜， 其中干法又可分为干法单拉隔膜和干法双拉隔膜，或者干法单层隔膜和干法多层隔膜。 隔膜的主要原材料是聚烯烃类树脂， 根据工艺的不同， 一般干法隔膜使用 PP 作为原料， 有时干法多层隔膜也会使用 PP和 PE 多层共挤出。 湿法隔膜则一般使用超高分子量聚乙烯(Ultra HighMolecular Weight Polyethylene, UHMWPE) 作为隔膜主体， 石蜡油作为成孔剂， 二氯甲烷作为萃取液。

隔膜是锂电池的重要组成部分， 近年来随着隔膜成功国产化后价格迅速下降，在锂电池材料总成本的占比也有所下降， 一般在 7-15%左右。 一般来说， 由于三元电池中正极和负极材料单位成本较高， 隔膜成本占比在 10%以内， 而且磷酸铁锂电池中正负极材料单位成本相对较低， 隔膜成本占比在 15%左右。 锂电池材料中， 隔膜技术壁垒和毛利率均比较高， 同时也是最后一个实现国产化的材料。

锂电池主要由正极材料、 负极材料、 电解液和隔膜四部分组成。 锂电池的原理是正极材料中的锂离子通过电解液移动到负极中， 电子则通过外电路从正极移动到负极， 从而形成电流。 在这个过程中正负极材料不能发生接触， 否则将造成电池短路、 引发燃烧甚至爆炸。 因此在锂电池内部构造中不仅要求隔膜能绝缘正负极防止短路， 又要求能让锂离子自由通过。 锂电池隔膜具有大量曲折的微孔， 既能保证锂离子自由通过形成回路， 又能在电池过度充电或温度升高的情况下通过闭孔的功能防止正负极接触， 达到绝缘的作用。

锂电隔膜是锂电池中关键的内层组件， 能够影响锂电池的容量、 循环性能和充放电电流密度等关键性能。 性能优异的隔膜需要隔离正负极防止短路同时还要允许锂离子的传导， 在过度充电或者温度过高时还要具有高温自闭性能来阻断电流防止爆炸， 另外还要具有强度高、 防火、 耐性好、 无毒等特点。 一般来说，根据隔膜的主要功能， 隔膜的在安全性和通过性上对性能要求较高：1、 给电池提供安全保障。 具有良好的绝缘性， 以防止正负极接触短路或者被毛刺、 颗粒、 枝晶穿刺而出现的短路。 因此隔膜需要具有一定的拉伸、 穿刺强度，不易撕裂， 并且在突发高温条件下基本保持尺寸的稳定， 不会熔缩导致电池的大面积短路和热失控。2、 给锂电池提供实现充放电功能、 倍率性能的微孔通道。 因此隔膜必须具有较高的孔隙率并且孔隙特征制约着电池的锂离子的迁移， 体现在参数上就是电导率。对于用在新能源汽车上的动力电池， 由于整车对电池的安全性和能量密度要求较高， 因此用于动力电池上的隔膜一般会要求以下几点：1、 更高安全性， 包括受热稳定性、 电化学稳定性、 抗穿刺抗短路性能;2、 更好的一致性， 包括厚度、 孔径和孔径分布;3、 理想的孔隙率和孔隙结构;4、 更强的吸液能力和较小的电阻;5、 更高的能量密度， 会要求更大的电化学稳定窗口， 即耐高压(0-5V) 特性也是未来趋势。

行业发展趋势

从行业整体来看，隔膜的研究方向主要集中在以下几个方面：

(1)提高产品良品率，增强隔膜耐热性

随着技术的进步、社会的发展，安全问题必然会越来越受到社会的重视，在充放电过程中，大面积正、负极短路后仍能保持隔膜完整性的耐高温复合隔膜必将受到市场的青睐。为提高电池安全性，在聚烯烃隔膜上涂覆陶瓷等纳米材料或采用新基体材料成为未来技术发展趋势。

(2)增强隔膜热收缩性能

电池因长时间使用或者异常情况导致温度升高时，电池隔膜应具有一定的热稳定性，以继续起到隔离正负极的作用。隔膜热稳定性由热收缩率决定，隔膜的热收缩率过高会致使正负极材料出现接触而导致电池发生短路。

(3)研制超薄隔膜，提高单位能量密度

随着市场的发展，更轻薄、更小巧的 3C 电子产品将不断进入我们的生活，这类产品需要更薄的锂离子电池隔膜来制作电池，同时，锂电池对容量的追求也需要薄膜往轻薄化方向发展，但超薄隔膜的生产制备对设备、工艺的要求很高。

国产锂电隔膜市场的崛起推动了锂离子电池隔膜设备销售的快速增长。锂电隔膜设备制造业作为非标准化高端设备行业，设备的性能需要根据客户生产工艺的改变、新材料新技术的进步进行不断的改进和完善。国内设备厂商针对我国电池隔膜生产的工艺特点进行研发制造，能够充分满足客户的生产工艺需求，与国外设备相比，具有适应性强、地缘优势明显、性价比高的特点。随着国产锂电隔膜设备技术水平的提升，将进一步缩小与进口设备在产品质量上的差距，国产设备的性价比优势和对进口设备的替代效应会越来越明显。