中科院研究員吳大勇：鋰電隔膜發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
11月2日，中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)召開了“動(dòng)力電池材料及材料綜合利用”研討會(huì)，來自高校、科研院所、企業(yè)的60余名嘉賓就此主題進(jìn)行了深入探討。以下是中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員吳大勇在研討會(huì)上的發(fā)言整理：
隔膜技術(shù)的專利情況
關(guān)于鋰電的專利申請(qǐng)較多，如果我們用鋰電池和隔膜作為關(guān)鍵詞搜索，可搜索出一千多項(xiàng)專利。但是從授權(quán)來看并不多，只有52%的專利授權(quán)。如果用授權(quán)量來看持續(xù)增長(zhǎng)的專利數(shù)量，每年是100多篇。因?yàn)?014年、2015年的數(shù)據(jù)申請(qǐng)之后還沒有通過授權(quán)，所以這個(gè)數(shù)據(jù)不足為憑，但是總的趨勢(shì)是向上的。如果僅看光用隔膜和聚烯烴的專利就少很多了，大概幾十篇專利。
隔膜國(guó)產(chǎn)化發(fā)展之路
我國(guó)隔膜產(chǎn)業(yè)化之路從2000年到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了將近20年的時(shí)間，屬于新興產(chǎn)業(yè)。大概到2010年的時(shí)候仍屬于暴利行業(yè)，一平米幾十塊錢。大家都認(rèn)為這個(gè)行業(yè)有利可圖，隨后第一條線是干法的，但是產(chǎn)業(yè)面臨很多問題，包括設(shè)備、技術(shù)、資金都有問題。到了2012年以后濕法雙拉就發(fā)力了，到現(xiàn)在大家的投資熱情很高。到2016年，大家開始考慮做這個(gè)事情的人太多了，存在同質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)的問題，生態(tài)開始變差，目前狀況非常不好。
經(jīng)過將近15年的發(fā)展，我國(guó)聚烯烴隔膜的干法單拉已經(jīng)接近國(guó)外的水平，雙拉則進(jìn)步不是很大。從聚烯烴的工藝來看，異步雙拉和國(guó)外的水平差不多，同步雙拉的水平很高，但是目前產(chǎn)量比較少。
面臨的問題與挑戰(zhàn)
隔膜的拉伸是很復(fù)雜的，當(dāng)工藝有變化的時(shí)候，包括速度、原料、拉伸比、寬幅等，一旦發(fā)生變化產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)變化，包括雜質(zhì)不均勻、孔徑不均勻、透氣性、強(qiáng)度下降等。應(yīng)該說產(chǎn)品的缺陷反映了工藝和設(shè)備的問題，每個(gè)工藝環(huán)節(jié)在我國(guó)大多數(shù)企業(yè)當(dāng)中都存在問題，由于缺乏懂技術(shù)的人才，無法解決后續(xù)的問題，是產(chǎn)業(yè)面臨的主要問題。
從國(guó)產(chǎn)裝備來看，國(guó)產(chǎn)雙拉線還沒有得到國(guó)內(nèi)企業(yè)的認(rèn)同，關(guān)鍵部件的穩(wěn)定性比較差，使用期較短，擠出系統(tǒng)、溶劑萃取系統(tǒng)問題非常多，幾乎每個(gè)企業(yè)都有，輔助設(shè)備仍然處于仿制階段。
從產(chǎn)品來看，開發(fā)新產(chǎn)品、增加新的產(chǎn)品規(guī)格還需要建立在有能力開展工藝實(shí)驗(yàn)和改造設(shè)備的基礎(chǔ)上，但現(xiàn)在這方面人才比較匱乏。產(chǎn)品缺乏前瞻性，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)到后續(xù)的東西都處于跟跑的狀態(tài)。這個(gè)問題需要從國(guó)家層面來解決，應(yīng)避免盲目擴(kuò)張，提高工藝水平和設(shè)備水平，合理布局新產(chǎn)品。
目前面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是，國(guó)內(nèi)設(shè)備企業(yè)能否與隔膜廠家合作為工藝的調(diào)試和優(yōu)化研制設(shè)備，需要進(jìn)一步投入并且作為團(tuán)隊(duì)來合作。隔膜企業(yè)和高校、研究所應(yīng)開展深入合作，企業(yè)應(yīng)對(duì)這樣的研究單位進(jìn)行投入，研究人員也應(yīng)該深入到生產(chǎn)一線，這樣才能掌握第一手資料。隔膜的設(shè)計(jì)能否跟上鋰電池發(fā)展需要，新產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化多久能夠?qū)崿F(xiàn)，這都是給我們的挑戰(zhàn)。
對(duì)未來發(fā)展方向的預(yù)判
PP隔膜和PE隔膜的特點(diǎn)有很大差異，各有用武之地，不好說誰能取代誰。PP隔膜抗氧化性比PE強(qiáng)，PE隔膜容易做薄。聚烯烴和陶瓷涂覆的隔膜可以把安全性提高到150-180℃區(qū)間。目前，PE和納米陶瓷涂覆膜可以把安全性提高到180℃附近。以PE或者PP為基材，功能高分子涂層復(fù)合膜有新的特性。以PE或者PP為基材做各種陶瓷涂復(fù)合膜，可以提高性能。另外，耐高壓的、耐高溫的其它高分子材料，其實(shí)還有可能應(yīng)用到鋰硫電池當(dāng)中去。
隔膜產(chǎn)業(yè)應(yīng)當(dāng)在引進(jìn)和吸收中發(fā)展，中國(guó)的隔膜產(chǎn)業(yè)一定能能夠做大做強(qiáng)，并且居于世界首位。但是目前研發(fā)和工藝研究的投入還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要強(qiáng)化。智力資源需要整合。應(yīng)該說沒有哪種隔膜適應(yīng)于所有的電池產(chǎn)品，隔膜產(chǎn)品應(yīng)該是多樣化，建議生產(chǎn)企業(yè)提前布局不同的產(chǎn)品。另外，新型隔膜是終將要出現(xiàn)的，材料的復(fù)合化、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化是必然的一個(gè)趨勢(shì)。
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