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全球鋰電池隔膜走上高能效之路

2008-07-25
作者:轉自:中國電池網
  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。

  隔膜雖小作用關鍵

  鋰電池因能量密度高、循環壽命長、質量輕、體積小等特性,又具有安全、可靠且能快速充放電等優點,成為近年來新型電源技術研究的熱點,在高能量和高功率領域備受歡迎。在鋰電池的結構中,隔膜是關鍵的內層組件之一。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。

  埃克森美孚" 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構、內阻等,直接影響電池的容量、循環性能以及安全性能等特性,性能優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,干法用于中低端產品。

  全球市場容量巨大

  全球鋰電池產量過去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等數碼電子產品外,在電動車、電動自行車等一些大功率電池方面也已經開始使用。

  當前,各國爭相發展的電動汽車、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保方面大的發展需求,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。

  提高能效個性發展

  電池隔膜的發展主要是隨著鋰離子電池的需求不斷變化而不斷發展的,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展。在一些如手機、數碼相機等電子產品上,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,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,鋰電池隔膜將根據不同客戶的不同需求,開發出針對性的產品,這是未來隔膜的發展趨勢。雖然目前隔膜市場產品主要為單層,但是埃克森美孚已經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直徑差不多的隔膜,從而制造出不同性能的產品來,白培德預測,多層隔膜的未來發展趨勢也很明顯。

  中國發展仍需提速

  據愛爾蘭市場研究機構近日發布的鋰電池市場預測顯示,目前中國鋰電池產量為全球最大。在全球鋰電池總產量中,中國大陸占16.9%,中國臺灣地區占6.9%。據中國化學與物理電源行業協會統計,2007年中國大陸的鋰充電電池" title="充電電池">充電電池產量達到10億只。

  受此影響,中國鋰離子電池隔膜的市場化發展也已經初具規模,目前呈現出了非常良好的發展勢頭。按照電池產量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、美國等少數幾個國家擁有鋰電池隔膜的生產技術和相應的規模化產業。中國國內隔膜市場80%以上被美、日進口產品占領,國產隔膜主要在中、低端市場使用。

  今后中國還需加強產、學、研的投入,開發出具有自主知識產權的研究成果,打破日、美企業在隔膜行業的技術壟斷;另一方面要加強企業與科研院所的合作,加快成果轉化的產業化進程。
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