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2022年我国锂电池隔膜涂覆材料(高纯氧化铝,勃姆石)需求量增长及预测

发布时间:2023-07-28  来源:立鼎产业研究网  点击量: 968 

锂离子电池由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四个主要部分组成。其中,隔膜是一种具有微孔结构的薄膜,是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件,在锂电池中起到隔开锂电池的正、负极,防止正、负极接触形成短路和让锂离子通过,形成充放电回路的重要功能。高性能锂电池需要隔膜具有厚度均匀性以及优良的力学性能(包括拉伸强度和抗穿刺强度)、透气性能、理化性能(包括润湿性、化学稳定性、热稳定性、安全性)。隔膜的优异与否直接影响锂电池的容量、循环能力以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

锂离子电池结构示意图


资料来源:公开资料

未来隔膜制备工艺,湿法占绝对主流。目前常用的动力锂离子电池隔膜,主要是拉伸膜,生产工艺主要有干法和湿法两种。干法隔膜制备工艺是将高分子聚合物和添加剂原料混合形成均匀的熔体,挤出时在拉伸应力下形成片晶结构,然后片晶结构经过热处理得到硬弹性的聚合物膜,在一定的温度下拉伸形成狭缝状微孔,热定型后制得微孔膜。目前主要包括干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺。干法隔膜工艺简单,环境友好,但产品均一性较差,易使电池内部形成微短路,容量保持及安全可靠性不高。湿法又称相分离法或热致相分离法,将液态烃或一些小分子物质与聚烯烃树脂混合,加热熔融后形成均匀的混合物,然后降温进行相分离,压制得膜片。再将膜片加热至接近熔点温度后进行双向拉伸使分子链取向一致,保温一定时间,最后用易挥发物质洗脱残留的溶剂则可制备出相互贯通的微孔膜材料。湿法工艺拉伸强度高,穿刺强度大,力学性能和产品均一性更好,适合制作高端高容量电池。当前湿法隔膜比例占比接近 80%,随着对动力电池容量与安全的更高要求,湿法隔膜或将成为未来锂离子电池隔膜制备工艺的主流。

干法和湿法生产工艺的对比


资料来源:公开资料

2014-2022年我国锂电池的产量高速增长,带动电池隔膜出货量快速上升。近年来3C产品对锂电池需求量的稳定增加,以及随着新能源汽车的市场规模逐步扩大和储能电池的需求扩大,我国锂电池产量规模逐年扩大。2022年,我国锂离子电池产量239.28亿只,同比增长2.85%;锂离子电池隔膜出货量同比增长65.3%,达到133.2亿平米,其中湿法隔膜出货量突破100亿平米,达到104.8亿平米,干法隔膜出货量达到28.4亿平米。

中国锂离子电池产量(亿只)


资料来源:国家统计局

中国锂离子电池隔膜出货量(亿平方米)


资料来源:EVTank

高纯氧化铝,勃姆石涂覆材料优势明显。锂离子电池湿法隔膜中绝大多数都需要涂覆以提高电池安全性,而以高纯氧化铝、勃姆石为主要涂覆材料的水性无机涂覆较以聚偏氟乙烯(PVDF)、芳纶为代表的油性有机涂覆更为成熟,同时经济性更好。作为锂电池涂覆材料,高纯氧化铝,勃姆石主要用于锂电池电芯隔膜和极片的涂覆。涂覆在锂电池电芯隔膜上能够提高隔膜的耐热性,增强隔膜的抗刺穿性,提高锂电池的安全性能;涂覆在锂电池的极片中,可避免正极材料极片分切过程中产生的毛刺刺穿隔膜,提高锂电池的安全性能,改良电池生产工艺,提高能量密度。

此外,受益于磁性异物含量低、吸水率低、比重低、莫氏硬度低的特点,勃姆石还能有助于改善电池的倍率性能和循环性能,提升电芯的良品率,并减少电池在使用过程中的自放电,是提升锂电池安全可靠性的重要材料。高纯氧化铝性能稍优,但勃姆石或更具成本优势,预计未来勃姆石市场占比将持续提升。

氧化铝和勃姆石的物理化学性质对比


资料来源:CNKI

随着全球推行新能源汽车步伐的加快,锂电池市场对涂覆用高纯超细氧化铝及勃姆石材料的需求激增,未来数年勃姆石的全球、国内市场有望保持高速增速。

中国无机涂覆膜用量及类型


资料来源:GGII

锂电用勃姆石市场预测


资料来源:GGII


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