隔膜产业发展现状分析
锂电池隔膜的研究与进展
锂电池隔膜的研究与进展摘要:隔膜位于正极与负极之间，当电池工作时其应具有以下作用（1）隔离正负极，防止电极活性物质接触引起短路;（2）具有较好的持液能力，电化学反应时，形成离子通道。
本文以化学和材料结构为类别，综述了不同种类锂电池隔膜的制备方法和研究现状，并对隔膜未来的发展趋势做了展望。
关键词: 锂电池、隔膜、微孔膜、无纺布、无机复合膜。
在锂离子电池正极与负极之间有一层膜材料，通常称为隔膜，它是锂离子电池的重要组成部分。
隔膜应具有两种基本功能：隔离正负电极，防止电池内短路。
能被电解液润湿形成离子迁移的通道。
在实际应用还应具备以下特征[1-4]：(1)电子的绝缘性；（2）高的电导率；（3）好的机械性能，可以进行机械制造处理；（4）厚度均匀；（5）受热时尺寸稳定变形量要小。
电池隔膜根据结构和组成可以分为不同的类型，目前比较常见的主要三种[1-4]（1）多孔聚合物膜。
是指通过机械方法、热致相分离法、浸没沉淀法等方法制备的孔均匀分布的膜。
（2）无纺布隔膜。
由定向的或随机的纤维而构成，通常会将其与有机物或陶瓷凝胶复合，以期得到具有优良化学与物理性质的隔膜。
（3）无机复合膜。
多采用无机纳米颗粒与高聚物复合得到。
本文针对锂电池性能和安全性对隔膜孔隙率、浸润性、热安全温度等方面的要求,对隔膜的制备改性方法进行了比较详细的评述与比较,以期为相关领域的研究者提供可借鉴的资料。
1 多孔聚合物膜1.1 PE/PP微孔膜PE与PP微孔膜的制备常采用的方法有两种，干法（熔融挤出法)和湿法( 热致相分离法)。
干法制备的原理是采用熔融挤出制备出低结晶度高取向的聚烯烃隔膜，经过高温退火处理提高结晶度、低温拉伸形成缺陷、高温拉伸将缺陷放大，最终形成具有多孔性的隔膜［5］。
湿法是将液态烃或小分子物质与聚烯烃树脂的共混物，经过加热熔融共混、降温发生相分离、双向拉伸制成薄膜、用易挥发物质萃取溶剂，从而制备出具备相互贯通的微孔膜[6]。
商用隔膜多为PE、PP单层膜，PE/PP双层膜，PP/PE/PP 三层隔膜（见图1）。
中国膜工业现状与前景
中国膜工业现状与前景靴有智（中国膜工业协会）１概述２膜技术及其应用２．１膜分离技术定义２．２膜分离技术特点２＿３膜与膜过程种类２．４膜分离技术应用３中国膜工业发展概况３．１中国膜工业发展的基本过程３．２中国膜技术及其应用发展概况３．３中国膜工业的基本情况３．４中国膜工业存在的主要问题３．５中国膜工业市场需求分析４中田膜工业面临的形势４．１外部经济形势分析４．２行业内部情况分析５中国膜工业发展的总体目标和发展对策５．１总体目标５．２发展对策和措施建议１概述膜工业是一门崭新的工业，在世界上只有５０年的发展历史，在我国是从３０多年前才起步。
经过近半个世纪的发展，膜技术已成为高效节能的单元操作，对相关产业的发展具有很大的推动作用，成为实现可持续发展战略的重要组成部份。
目前，已经成熟和不断研发出来的反渗透、超滤、微滤、纳滤、电渗析、渗析、气体分离、无机膜、渗透汽化、膜接触、膜反应及控制释放等技术正在广泛应用于石油、化工、电子、电力、能源、环保、食品、饮料、轻工、医药和生物工程等行业，产生了很大的经济和社会效益，发挥着越来越重要的作用。
如：——微滤技术用于处理溶液中细微颗粒、细菌和胶体颗粒物质，分离效率高．成本低，已成为这一领域的标准技术。
——超滤技术用于大分子与小分子的分离，在液体净化和生物、食品的浓缩加工等方面具有巨大的潜力。
——反渗透技术已成为海水、苦咸水淡化和纯水、超纯水制备及物料预浓缩等的最经济手段，反渗透及其它海水淡化技术己解决了世界上１亿多人的吃水问题，将成为２１世纪解决缺水问题的重要途径之一。
——纳滤技术以其独特的功效已成为生物制药和精细化工的重要高教节能单元操作，并将成为２１世纪饮用水净化的关键技术。
——电渗析技术用于氯碱工业，不仅大大降低了电耗，而且杜绝了水银隔膜法对环境造成的污染，可谓该工业的一场革命。
近几年发展起来的离子交换树脂填充床电渗析技术可用于纯水、超纯水制备，在很大程度上可取代传统的离子交换工艺．实现清洁生产．——气体膜法分离技术可使化工厂弛放气和炼油厂排气中的８５％氢气得到回收，膜法富氧技术用于助燃可节能２０％，－－２５％．——以无机膜为代表的膜催化反应技术可打破化学反应平稳的限制，提高反应转化率，将有可能对整个石油和化学工业等支柱产业产生变革性影响。
2016-2022年中国膜行业深度调研报告
2016-2022年中国膜行业深度调研与投资前景预测分析报告中国产业信息网什么是行业研究报告行业研究是通过深入研究某一行业发展动态、规模结构、竞争格局以及综合经济信息等，为企业自身发展或行业投资者等相关客户提供重要的参考依据。
企业通常通过自身的营销网络了解到所在行业的微观市场，但微观市场中的假象经常误导管理者对行业发展全局的判断和把握。
一个全面竞争的时代，不但要了解自己现状，还要了解对手动向，更需要将整个行业系统的运行规律了然于胸。
行业研究报告的构成一般来说，行业研究报告的核心内容包括以下五方面：行业研究的目的及主要任务行业研究是进行资源整合的前提和基础。
对企业而言，发展战略的制定通常由三部分构成：外部的行业研究、内部的企业资源评估以及基于两者之上的战略制定和设计。
行业与企业之间的关系是面和点的关系，行业的规模和发展趋势决定了企业的成长空间；企业的发展永远必须遵循行业的经营特征和规律。
行业研究的主要任务：解释行业本身所处的发展阶段及其在国民经济中的地位分析影响行业的各种因素以及判断对行业影响的力度预测并引导行业的未来发展趋势判断行业投资价值揭示行业投资风险为投资者提供依据2016-2022年中国膜行业深度调研与投资前景预测分析报告【出版日期】2015年【交付方式】Email电子版/特快专递【价格】纸介版：7000元电子版：7200元纸介+电子：7500元【报告编号】R367542报告目录：中国膜产业已经进入一个快速成长期，超滤、微滤、反渗透等膜技术在能源电力、有色冶金、海水淡化、给水处理、污水回用及医药食品等领域的工程应用规模迅速扩大，多个具有标志性意义的大型膜法给水工程、污水回用工程及海水淡化工程已经相继建成。
未来几年，膜产业技术发展重点方向应包括：推广应用领域包括海水淡化和苦咸水淡化；处理微污染水，保证饮水安全；实现工业废水和市政污水资源化；进军新能源电池隔膜挑战性领域；提升水准医疗用膜和医用检测膜水准；加强重大技术设备的核心膜开发。
锂离子电池隔膜现状及发展趋势
性 ， 且 具 有 高 温 自 闭 性 能 ， 够 而 能 加 强 电池 日常 使 用 的 安 全 性 。 聚 以
乙烯（ Ｅ） 聚丙烯（ Ｐ 为主 的聚 Ｐ 和 Ｐ ） 烯烃 ， 分单层Ｐ 、 Ｐ 单层Ｐ 以及 ３ Ｅ， 层
的Ｐ ／ Ｅ Ｐ 。 厚度 一般 在 １ Ｐ Ｐ ／ Ｐ膜 ０～
徐 京生 中国化工经济技术发展中心副总工程师 ， 教授级高工 ， 享受国
务院特殊津贴 ， 兼任 全国精细化工 原料及中间体 行业协作组副理事长 、 北京科技咨询业协会理事 、 中国科技情报信 息协 会信 息咨询分会理事 、 《 精细 化工原料及 中问体》 编委会主任 、 国家发改委产业政策 司顾 问、 中 国 国际 工程咨询 公司特聘 专家 ，０ ７ ２ ０ 年起 聘为联合 国工业发展组 织中 国投 资促 进处 顾问和 绿色 产业专 家委 员会 委员 。 长期从 事有 机原料 、 精细化 工和新材 料的信息研 究与咨询工作 。 表过多篇文章 ， 发 著作 ， 并 组织编 写若干书籍和资料 。 研究成果 于 １ ９ 年和 １ ９年 获中国化工部 ９４ ９８ 科技 进步二等 奖和三等 奖 ；９ ４ １ ８ 年获 １ ８ － ９ ４ 度化学工 业部科技 ９ １ １８ 年 情报 成果二等奖 ；９ ８ １ ９ 年获 １９ 年 度化工 系统 优秀信 息成 果二等奖 ； ９８ ２ ０ 年获 ２ ０４ 项化工 系统优秀信息成果一等奖 。
１ 锂离子电池隔膜制造方法 ．
隔膜材料主要为多孔性聚烯烃。 制 备方法主要有干法和湿法 ２ 。 目的 种 ２ 者
均在于提高 隔膜 的孔隙率和强度 等性
厚 度均 匀性 。 中横 向厚度 均 匀性尤 其
为重要， 一般要求控制在±１ ｍ以内。
（ 力 学性 能 ２ ）
2014年锂电池隔膜行业分析报告
2014年锂电池隔膜行业分析报告2014年8月目录一、锂离子电池应用广泛，发展迅速 (3)二、锂离子电池隔膜：保证电池安全使用 (5)1、锂离子电池隔膜具备的特性 (6)2、锂离子电池隔膜材料与结构 (10)3、锂离子电池隔膜制备方法：干湿两法各有特征 (11)（1）熔融拉伸法（干法） (11)（2）热致相分离法（湿法） (13)三、锂电池隔膜的壁垒：技术与设备难度并存 (15)1、造孔工程技术复杂 (15)2、生产设备要求稳定精细，并成套配置 (16)四、国内外锂电池隔膜市场情况：产销量齐增长 (17)1、全球隔膜产业发展现状：产量与规模快速增长 (17)2、中国隔膜产业发展现状：市场规模增长，但价格下降 (18)五、竞争格局：全球集中度降低，国内产品两极分化 (21)1、全球竞争格局：市场集中度下降 (21)2、中国市场格局：低端和中高端两极分化 (23)六、电动汽车市场繁荣带动隔膜未来发展 (26)1、电动汽车的爆发式增长带动锂电池市场 (26)2、国内相关上市公司 (30)（1）沧州明珠 (30)（2）佛塑科技 (31)（3）云天化 (31)一、锂离子电池应用广泛，发展迅速自20世纪90年代初索尼公司开发成功锂离子电池以来，锂离子电池以其能量密度高、循环寿命长和电压高等优异的电性能而获得了迅速的发展。
目前，锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。
此外，锂离子电池以其特有的性能优势在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。
开发的大容量锂离子电池开始试用于电动汽车，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力能源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。
锂离子电池隔膜现状及发展趋势
锂离子电池隔膜现状及发展趋势摘要：随着科技的进步，锂离子电池技术和相关材料也得到迅速发展，提高了锂离子电池的性能，扩大了锂离子电池的应用范围，特别是在混合动力公交车、电动汽车、航空航天、人造卫星和储能等领域得到普遍应用。
随着社会生产和人们生活对锂离子电池需求量的日益增大，其锂离子电池核心组成部分之一的隔膜要求也越来越高。
开发高性能、低成本电池隔膜始终是锂离子电池领域的重要研究方向之一。
关键词：锂离子电池隔膜；研究现状；发展趋势1.锂离子电池隔膜性能要求隔膜在锂离子电池中的主要作用为隔离正负电极，防止电池内部短路；并提供锂离子迁移的良好通道，保证电化学反应顺利进行。
因此作为锂离子电池的“第三电极”，决定了电池的界面结构、电解质的保持性和电池的内阻等，进而影响电池的容量、循环性能、充放电效率及安全性等关键特性，其应具备如下性能要求。
1.1锂离子透过性隔膜的离子透过性受到孔径、孔径分布、孔隙率、孔曲折度等结构因素的综合影响。
目前商品化的锂离子电池隔膜孔径一般在0．03～0．05或0．09～0．12，最大孔径和平均孔径差应低于0.01，孔隙率为40%～50%。
1.2机械强度隔膜应具备良好的抗张强度和抗刺穿强度，防止电池在长期充放电循环运行中其强度衰减以及电极材料在电池内部形成枝晶，保证其良好的结构稳定性和安全性。
1.3热稳定性锂离子电池在充放电过程中产生热量，尤其是短路或过充电时，会有大量热量释放，所以要求在－20℃～90℃，隔膜能够保持良好的机械强度和尺寸稳定性，起到隔离正负极防止短路的作用。
1.4电解液润湿性为降低内阻，增大离子导电性，提高电池的充放电性能和容量，要求隔膜与电解液之间有良好的亲和性，即隔膜能被电解液充分且快速浸润。
1.锂离子电池隔膜研究现状2.1聚合物锂离子电池隔膜制备技术近年来以加工性能、质量、材料价格、安全等方面独特优势兴起的聚合物锂离子电池，要求隔膜具有很好的吸液性能。
较早的聚合物电解质隔膜是由美国Belleore公司1994年研制的由聚偏氟乙烯（PVDF）/六氟丙烯（HFP）的共聚物制成的多孔膜，基本制备方法是以（PVDF-HFP）共聚物与一定比例的增塑剂共溶于有机溶剂中制成膜后，再用有机溶剂将该增塑剂抽提出来制成具有一定微孔结构的膜，然后浸取电解质溶液，其吸附电解液后，具有较高的电导率和良好的机械性能，但没能规模化生产。
锂离子电池隔膜的研究进展及发展趋势
锂离子电池隔膜的研究进展及发展趋势摘要:锂离子电池自商业化以来迅速在二次电池市场占据绝对领先地位｡作为LIBs的重要组成部分,隔膜对LIBs的性能具有至关重要的影响｡介绍了LIBs隔膜的使用要求和研究进展,并对LIBs隔膜的发展趋势进行了展望｡关键词:锂离子电池;隔膜;聚烯烃隔膜;生物基隔膜;石油基隔膜1隔膜要求隔膜是锂离子电池重要的组成部分｡隔膜需具备适当孔径,保证通透性的同时防止被刺穿;具有较高的孔隙率,保障离子的迁移传输效率,提升充放电性能;具有良好的浸润性,利于锂离子的迁移传输,降低隔膜对锂离子的电阻;以及适当厚度,在保证较高穿刺强度的情况下减小内阻,因此隔膜对于生产工艺､设备以及原料有较高要求｡目前,聚烯烃微孔膜是最成熟且综合性能最好的锂离子电池隔膜,包括单层聚乙烯隔膜､单层/多层聚丙烯隔膜以及聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜｡根据生产工艺的不同,锂离子电池隔膜可以分为干法､湿法隔膜[1-2]｡①厚度｡隔膜的厚度对LIBs的安全性和电化学性能有着重要的影响｡隔膜厚度增大,可以防止锂枝晶刺穿隔膜｡隔膜厚度降低可以使LIBs实现高能量和高功率密度,但是也会降低隔膜的机械性能｡因此,隔膜应该在满足LIBs安全的前提下,尽可能保持较薄的厚度｡目前,商业化隔膜的厚度约25μm｡②孔隙率｡较低的孔隙率会降低电解液吸液率,并增大电池内阻;而高孔隙率会降低电池的机械性能,并增大锂枝晶刺穿隔膜的危险｡目前,商业化隔膜的孔隙率约40%｡③孔径分布｡较小的隔膜孔径会阻碍锂离子的传输;当隔膜的孔径较大时,虽然有利于离子传输,但是也会增加短路的风险;均匀的孔径分布是电流密度均匀分布的保证;弯曲的孔结构可以有效防止锂枝晶的生长｡孔径的大小和分布可以直接使用扫描电子显微镜或压汞仪等设备进行测试｡④电解液润湿性｡隔膜的电解液润湿性主要与材料性能有关,具有大量极性基团的材料有利于提高电解液润湿性｡隔膜表面与电解液的接触角可在一定程度上反映隔膜的润湿性｡⑤机械性能｡隔膜的机械性能一般包括抗拉强度､穿刺强度和混合穿刺强度｡抗拉强度是指隔膜在外力作用下的尺寸稳定性｡隔膜变形后恢复其原始尺寸的能力与其抗拉强度有关｡当施加6.89MPa的力时,隔膜的偏移屈服应<2%｡穿刺强度用于克服物理冲击､穿刺､磨损和压缩造成的隔膜损坏,其应≥11811g/mm｡⑥热收缩率｡电池在使用过程中,会出现局部过热现象,进而导致隔膜收缩变形及电池内部短路｡因此,隔膜应具备一定的热稳定性｡⑦电化学稳定性｡隔膜在电池充放电过程中处于强氧化还原环境中｡因此,它必须具有非常稳定的化学性质,并且不能与正极､负极和电解液发生反应｡电化学稳定性一般是指隔膜和电解液在电池充放电过程中可以耐受的最大电压｡⑧生产成本｡生产成本也是隔膜实际应用过程中所需要考虑的一个重要因素｡在LIBs的生产过程中,隔膜的成本约为电池总成本的25%｡隔膜成本包括原材料成本和制造成本｡2LIBs隔膜研究进展为了提升LIBs性能,研究者已经对隔膜进行了大量而深入的研究｡本文将从改性聚烯烃隔膜和新材料体系隔膜两个方面进行介绍｡2.1改性聚烯烃隔膜2.1.1无机纳米颗粒改性无机纳米颗粒具有机械性能高､化学稳定性好等优点,被研究者广泛应用于隔膜改性研究中｡SHI等[3]通过将氧化铝(Al2O3)粉末､羧甲基纤维素钠(CMC)和丁苯橡胶(SBR)混合成均匀分散液,然后涂覆在PE隔膜的一侧｡实验结果表明,该无机纳米涂层不仅显著提高了电池的安全性能,而且提高了电池的电化学性能｡LIANG等[6]通过旋涂工艺,在PP隔膜表面涂覆了一层SiO2无机纳米颗粒,结果表明,该无机纳米涂层可以有效抑制锂枝晶的生长,进而提高LIBs的循环性能｡金属有机框架化合物(MOF)在过去几年中经常被用于提升LIBs性能｡用该改性隔膜制备的NiCoAl||Li全电池,在循环176次后仍保持90mA·h/g 容量;相比之下,使用未改性的超薄隔膜制备的NiCoAl||Li全电池在循环85次后,容量衰减为5.31mA·h/g｡2.1.2聚合物改性高分子聚合物具有质量轻､合成工艺简单､价格便宜等优点,也常用于改性聚烯烃隔膜｡LI等[8]设计了一种功能性多孔双层复合隔膜｡具体制备过程:将聚丙烯酰胺接枝的氧化石墨烯分子涂覆到商用聚丙烯隔膜上｡该双层复合隔膜中的聚丙烯酰胺链具有快速传输离子的特性,同时氧化石墨烯纳米片还具有优异的机械性能,从而在分子层面实现电极表面均匀且快速的锂离子通量｡结果表明,该隔膜可以在高电流密度下实现锂离子的均匀沉积｡DENG等[9]设计了一种由大孔聚丙烯(PP)基体和阵列聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球层组成的双层隔膜作为锂电池隔膜｡在该隔膜中,阵列PMMA微球可以通过物理和化学吸附作用抑制多硫化物的扩散,从而提高锂电池的电化学性能｡此外,PMMA微球可以提升隔膜对液态电解液的吸附性能,加快锂离子的扩散速度｡2.2新材料体系隔膜2.2.1生物基高分子隔膜纤维素作为地球上最丰富的天然聚合物,具有廉价､环保､可再生和易于获得的优点[10-11]｡纤维素结构中具有丰富的羟基官能团,可以进行化学改性;同时,其较高的孔隙率可以提高隔膜的电解液吸液率,是聚烯烃隔膜最具潜力的替代品｡与普通纤维素相比,纳米纤维素具有更高的结晶度和机械强度,进而防止锂枝晶导致的电池短路问题｡CHENG等[12]采用希夫碱反应将不同相对分子质量的壳聚糖(CS)接枝在细菌纤维素(BC)上制备了CS接枝的BC(OBCS)｡随后,通过真空过滤制备了孔径可调的OBCS隔膜｡研究结果表明,通过在BC表面接枝CS官能团,可以通过空间位阻效应有效地改善OBCS纤维链段的距离和OBCS的分散均匀性,从而在分子水平实现对OBCS隔膜的孔结构进行调控｡2.2.2石油基高分子隔膜聚酰亚胺(PI)是综合性能最佳的有机高分子材料之一,其耐高温可达400℃以上,长期使用温度-200~300℃,有优异的热稳定性和力学性能｡WU等[15]通过静电纺丝工艺设计了具有PI/聚偏氟乙烯(PVDF)/PI三层结构的隔膜｡该隔膜具有良好的高温性能和机械性能,可以使LIBs在高温下安全运行｡聚醚醚酮(PEEK)是一种特殊的高分子材料,其芳香骨架使得PEEK具有优异的化学和热稳定性,因此常用于耐高温和电绝缘材料领域｡LIU等[16]通过热诱导相分离技术制备了超强聚醚醚酮(PEEK)隔膜,保持了PEEK树脂固有的优异性能｡聚丙烯腈(PAN)因其高介电常数､高吸液率､良好的离子导电性和出色的热稳定性而常用于LIBs隔膜｡MOHANTA等[17]采用静电纺丝技术制备了磷酸铝钛(LATP)复合的多孔PAN隔膜,并通过场发射电子显微镜研究了LATP颗粒对多孔膜形貌的影响｡当LATP的掺杂量达到30%时,LATP/PAN隔膜的综合性能最好｡聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)也具有优异的热力学､机械和电绝缘性能｡CHEN等[18]以超薄PET无纺布(6μm)为基体,设计了具有多级结构的尼龙6/PET/尼龙6隔膜｡与商用PP隔膜相比,所得的PA6/PET/PA6隔膜具有更低的热收缩率､更高的电解液亲和力和离子电导率,在高倍率锂离子电池中具有优异的应用前景｡3结论随着电池技术的不断发展,传统的聚烯烃隔膜由于具有各种各样的缺点,已无法满足现有LIBs的应用要求,研发高性能LIBs隔膜势在必行｡未来隔膜主要有以下几个发展趋势:①提高隔膜的耐高温性能,以进一步提升LIBs的安全性能;②研发超薄隔膜,以满足动力电池能量密度越来越高的需求;③优化隔膜的制备工艺,以降低电池的整体生产成本｡到2030年前,锂离子电池隔膜需求量也将持续增长｡但从远期来看,固态电池等多种新型电池技术产业化进程的加快必然会导致锂离子隔膜需求的萎缩｡建议石化企业利用好自身在聚烯烃树脂方面的研究优势和技术储备,尽早实现高性能隔膜专用聚烯烃的自主生产,关注降本增效,进一步提升国产隔膜核心竞争力｡参考文献:[1]翟梦真，王晓涵，张妍，等，锂离子电池隔膜研究现状[J]．纺织科技进展，2021（08）：5-8．[2]郭旭青，杨璐，李振虎，等．锂离子电池隔膜研究进展及市场现状[J]．合成纤维，2022．51（07）：46-49．[3]高工产研锂电研究所．2022年中国锂电池行业市场调研分析报告[R]．2022．[4]中关村储能产业技术联盟．储能科学与技术2022[R].2022．。
锂离子电池隔膜加工技术发展趋势探讨
1. 2 锂离子电池隔膜产业发展概况 1.2.1锂离子电池隔膜现状 隔膜是锂离子电池四大关键材料之一，作用是将正
极与负极材料隔开，容许离子通过而不能让电子通过。 由于技术壁垒高，它是最后实现国产化的锂离子电池材 料，国内中、高端隔膜需求依然绝大部分依赖进口。隔 膜国产化技术壁垒在于起步晚、技术及生产设备受外国 少数厂商封锁，国内自主研发需时长、成本高、投资金 额大、周期长、技术风险高，最初国内企业的投资热情 并不高，但是随着干法工艺快速复制，国内越来越多 的企业加入隔膜研发生产中。据不完全统计，到201 2 年底，进入隔膜生产领域的企业超过50家，生产线超过 100多条。2012年开始，国内隔膜行业价格大战愈演愈 烈。从分布区域看，珠三角、长三角和华北地区实现规 模产业化的企业数量较为集中，未来锂电池隔膜行业有 望在上述三个地区形成产业集群。
科技专题 Science and technology project
锂离子电池隔膜加工技术 发展趋势探讨
廖凯明，吴耀根，张伟 （佛山市金辉高科光电材料有限公司 ，广东佛山，528000）
摘 要：概 述了目前锂离子电 池及隔膜产业的 发展情况，并对 隔膜技术发展的现 状和趋势进行了 探讨，简要阐述了 目 前隔膜行业面临的机遇和挑战。
池，包括笔记本电脑(含平板)、智能手机、电动自行车 等。
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一、隔膜产业发展现状分析(一)产业概况1、隔膜定义及分类隔膜是锂离子电池关键的四大原材料之一，作为锂离子电池的关键内层组件，隔膜将正极与负极材料隔开，防止两极接触而造成短路，容许离子通过而不能让电子通过，从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。
隔膜性能的优劣直接影响着电池内阻、放电容量、循环使用寿命以及电池安全性能的好坏。
因此，隔膜对提高电池的综合性能具有十分重要的作用。
图1 锂离子电池隔膜示意图资料来源：赛迪顾问整理，2015.07目前，大规模商品化的锂离子电池隔膜生产材料以聚烯烃为主，主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)复合材料。
聚烯烃可提供良好的机械性能、化学稳定性和高温自闭性能，是当前锂离子电池隔膜的主要原材料。
隔膜产品按照不同的类型可以分为不同的种类，具体分类如下：表1 隔膜产品分类资料来源：赛迪顾问整理，2015.072、隔膜生产工艺流程锂电池隔膜的生产工艺包括湿法工艺和干法工艺，同时干法工艺又可分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。
湿法工艺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，进行双向拉伸使分子链取向，最后保温一定时间，用易挥发物质洗脱残留的溶剂，可制备出相互贯通的微孔膜材料。
日本旭化成、日本东燃、韩国SK 等均采用此工艺。
图2 隔膜湿法工艺流程图资料来源：赛迪顾问整理，2015.07干法可细分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。
干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法，制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，再高温退火获得高结晶度的取向薄膜。
这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微缺陷，然后在高温下使缺陷拉开，形成微孔。
美国celgard、日本宇部兴产等采用此工艺。
干法双向拉伸工艺是中国科学院化学研究所在20世纪90年代初开发出的具有自主知识产权的工艺。
通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂，利用聚丙烯不同相态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔，用于生产单层PP膜。
目前中国三分之一以上产能使用干法双拉工艺，产品在中低端市场占据较大比例。
图3 隔膜干法单项拉伸工艺流程图资料来源：赛迪顾问整理，2015.07(二)全球隔膜产业分析1、产业总体规模受益于2014年动力电池市场的快速拉动，全球锂电池隔膜产量增长幅度明显。
赛迪顾问统计数据显示，2014年全球锂电池隔膜整体产量为11.85亿平米，同比增长41.58%，增幅明显高于2013年的27.98%。
图4 2009-2014年全球隔膜产量：亿平方米资料来源：赛迪顾问，2015.07从产值来看，2014年全球隔膜的产值为20.75亿美元，同比增速为12.18%，产值的增长幅度明显低于产量的增长幅度。
主要原因在于随着隔膜行业的逐步成熟，行业的技术壁垒逐步被突破，整体隔膜的平均价格呈现出下降的趋势。
图5 2009-2014年全球隔膜产值：亿美元资料来源：赛迪顾问，2015.07 2、企业竞争格局从隔膜生产企业来看，主要集中在日本、韩国、中国和美国。
2014年，Asahi Kasei以16.88%的市场占有率排名第一，其次分别为Celgard、Toray Tonen 和SKI，前四家企业合计市场占有率达到49.79%，CR4的集中度比2013年有明显的下降。
中国企业Green和Senior的隔膜产品在2014年的出货量全球市场占有率分别为6.75%和5.06%，尤其是Senior开始大规模的给韩国LG供货，足以说明国产隔膜已经开始在国内替代进口隔膜，且部分已经进入到诸如LG、SDI这样的一流大企业。
图6 2014年全球隔膜产业主要企业市场占有率(按出货量)资料来源：赛迪顾问，2015.072015年2月，Asahi Kasei通过收购Polypore从而将Celgard纳入旗下，进一步加强了Asahi Kasei在隔膜领域的垄断，Asahi Kasei从此同时拥有干法隔膜和湿法隔膜生产工艺，合计市场份额高达30%左右。
SKI在韩国忠北曾坪拥有1亿平方米的湿法隔膜生产线，但是其2012年决定在中国成都投资的隔膜项目目前处于终止状态。
UBE隔膜采取干法单拉工艺，为购买Celgard的专利使用权，UBE目前拥有宇部化学工厂和堺工厂两处工厂生产隔膜，总体产能约为2亿平方米。
另外，美国的Entek、中国的金辉高科、河南义腾和沧州明珠、日本的住友、韩国的W-scope等企业的隔膜出货量在2014年均有一定的规模。
可以预见的是，随着中国国内隔膜技术的逐步突破，并且伴随着SDI、LG等企业在国内大量投资建设锂离子电池工厂，中国国内隔膜企业将凭借成本优势赢得更多的隔膜订单，赛迪顾问预测2015年，中国隔膜企业出货量市场份额将进一步上升。
(三)中国隔膜产业分析1、产业总体规模中国市场隔膜的出货量在2014年得到了大幅度的提升，赛迪顾问统计数据显示，2014年整个中国的隔膜产量达到5.75亿平方米，占据全球产量的大约48%左右，但是主要集中在低端的干法隔膜产品领域。
图7 2014年中国隔膜产量：亿平方米资料来源：赛迪顾问，2015.07从增长幅度来看，2014年国产隔膜的出货量同比增幅高达94.08%，是锂电池四大材料领域中增幅最快的细分领域。
但是另一方面，整个隔膜产值在2014年仅同比增长15.32%，达到20.5亿元，增长幅度远远低于产量的增幅。
赛迪顾问认为随着隔膜尤其是干法隔膜竞争的日益激烈，国产隔膜的市场价格下降幅度非常明显，以河南义腾为例，2014年其干法基膜的平均价格已经低到2.3元/平米，但是高端的隔膜产品仍保持在5元/平米以上的价格。
图8 2014年中国隔膜产值：亿元资料来源：赛迪顾问，2015.07 2、企业竞争格局从主要企业来看，目前国内能够规模化生产并批量给下游电池厂供货的隔膜企业大约在15家左右，整体的行业集中度并不高。
从2014年的销量来看，中科科技以大约8000万平方米的产能占据了国产隔膜市场大约13.91%的份额，而排名第二的星源材质以6100万平米的出货量占据了大约10.61%的市场份额，接下来按照出货量排名依次为金辉高科、河南义腾、沧州明珠等企业。
通过对排名靠前的几家企业分析可以看出，除了金辉高科主要生产湿法隔膜产品之外，其他几家企业均以干法隔膜为主。
图9 2014年中国隔膜产业主要企业市场占有率(按销量)资料来源：赛迪顾问，2015.07从销售收入来看，虽然星源材质的销售量低于中科科技，但是其平均单价4.96元/平米远高于中科科技的3.2元/平米，因此其整体收入以2.9亿元的规模排名第一，大约占据14.62%的市场份额。
其次依次为中科科技、金辉高科、河南义腾和沧州明珠。
图10 2014年中国隔膜产业主要企业市场占有率(按销售收入)资料来源：赛迪顾问，2015.07 二、中国隔膜企业竞争力分析(一)湿法隔膜企业竞争力分析1、企业总体规模排名中国的隔膜行业整体处于成长期，尤其是湿法隔膜，由于其投资规模大，技术难度高，投资回收期较长，整个湿法隔膜企业相对干法隔膜而言规模普遍偏小。
在湿法隔膜的企业规模指标上，赛迪顾问选取产能、产量和销售收入三个指标作为判断湿法隔膜规模排名的指标，并分别赋予20%、30%和50%的权重。
在评价湿法隔膜企业总体规模竞争力的过程中，赛迪顾问采取5分评分法，将指标体系内最大值设定为5分，并按照相对值计算出其他企业的指标得分。
最终的评价结果如下表所示：图11 中国湿法隔膜总体规模排名资料来源：赛迪顾问，2015.072014年，金辉高科湿法隔膜实现收入1.4亿元，产量约为4800万平米，无论是产能、产量还是销售收入均处于国内湿法隔膜总体规模排名第一。
云天化旗下的纽米科技以其湿法隔膜销售额和销售量分别为6200万元和1250万平米排名第二。
在湿法隔膜企业中，苏州捷力、天津东皋、鸿图隔膜、上海恩捷专注于湿法隔膜的生产，总体隔膜的出货量在300-500万平米之间。
另外，国内专注于干法隔膜的龙头企业星源材质和中科科技也开始投资建设湿法隔膜生产线，并在2014年实现了量产。
2、企业产品与技术水平排名国内湿法隔膜正处于进口替代的关键时期，尤其是部分湿法隔膜企业的产品真在逐步替代旭化成、东燃等企业的产品。
总而言之，国内湿法隔膜未来的发展空间将远远大于干法隔膜，而在此关键时期，企业的产品和技术水平就显得尤为重要。
赛迪顾问选择了产品品质、技术水平和工艺设备三个关键指标来评价国内湿法隔膜企业的产品和技术水平，并分别赋予30%、35%和35%的权重。
在评价湿法隔膜企业产品和技术水平竞争力的过程汇总，赛迪顾问采取专家评分法，以5分为最高分，并相对最高分给予其他企业相应的分值。
最终的评价结果如下表所示：图12 中国湿法隔膜企业产品与技术水平排名资料来源：赛迪顾问，2015.07国内湿法隔膜企业基本可以分为两种，一种是由之前的干法隔膜转型而言，同事具备干法和湿法生产线，如星源材质、中科科技等。
另一类是专业的湿法隔膜生产企业，如鸿图隔膜、苏州捷力、上海恩捷、天津东皋等。
鸿图隔膜自2008年投资建设湿法隔膜生产线开始，引进了韩国技术团队，并引进全套韩国高端隔膜全套生产线和检测设备，在产品品质上，得到了力神等国内一线电池厂的认可并实现湿法隔膜的批量供货，从客户和竞争对手反馈来看，其隔膜产品性能具备较强的竞争力。
另外，苏州捷力的技术来自日本，且拥有中日结合的技术精英团队，早在2005年，彭立群便在日本组建了隔膜研发团队专注于锂电池隔膜的研发。
得益于良好的产品品质，苏州捷力成功成为国内最大的锂电池企业ATL的供应商。
而湿法隔膜规模较大的金辉高科则由于在技术研发、工艺设备上的投资不足，产品成品率较低而在此项指标中排名靠后，未来发展的前景不容乐观。
3、企业团队与渠道建设能力排名湿法隔膜由于处于产业的发展初期，企业普遍规模较小，与下游电池厂相比，溢价能力较弱。
因此，企业的团队和渠道建设能力将成为评价企业竞争力的重要指标。
赛迪顾问选取了研发团队、经营团队、客户质量三个关键指标来评价湿法隔膜企业的团队和渠道建设能力，并分别赋予40%、30%和30%的权重。
在评价湿法隔膜企业团队和渠道建设能力的过程中，赛迪顾问采取专家评分法，以5分为最高分，并相对最高分给予其他企业相应的分值。
最终的评价结果如下表所示：图13 中国湿法隔膜企业团队与渠道建设能力排名资料来源：赛迪顾问，2015.07从评价结果来看，星源材质虽然以干法隔膜为主，但是其在2014年已经开始量产湿法隔膜，并依托其强大的研发团队、经营团队和客户质量，其在湿法隔膜企业中的团队与渠道建设能力排名第一。
鸿图隔膜虽然在隔膜的整体产销量上并不突出，但是其核心研发团队全部来自韩国土著，且目前已经成功的为力神等国内第一梯队的电芯厂供货，整体竞争力较强。