锂离子动力电池专用隔膜产业化与最新进展
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）。
2023年锂电池隔膜行业市场规模分析
2023年锂电池隔膜行业市场规模分析随着移动终端设备、电动工具、电动汽车等领域的快速发展，锂电池作为其重要能源系统之一，其市场需求也随之不断扩大。
在锂电池系统中，隔膜是一种重要的组件，主要用于保证正负极之间的电解质隔离，防止金属粉化与极化等问题，保证电池的高效运行。
因此，隔膜行业也是随着锂电池市场的扩大而发展壮大的一个行业。
市场规模分析：目前，全球隔膜市场呈现出逐年增长的趋势。
根据市场调研机构不同的统计数据，2018年全球隔膜市场规模介于20亿美元至30亿美元之间，预计到2025年隔膜市场规模将达到70亿美元左右。
隔膜市场的增长主要来自于以下几个方面：1. 电动汽车领域的快速发展。
伴随着全球环保意识的日益提高，各国政府采取了一系列的环保政策，鼓励和支持电动汽车的推广。
同时，新能源汽车技术的不断成熟和成本的不断降低，也使得电动汽车越来越受到人们的青睐。
锂电池作为新能源汽车的重要能源系统之一，其市场需求也随之不断扩大，从而推动了隔膜市场的发展。
2. 锂电池领域的新材料需求。
随着移动通信、电子设备等领域的高速发展，人们对于电池的安全性、高能量密度、长寿命等方面的要求也越来越高，而隔膜作为电池的重要组件之一，也要求在以上方面有更好的表现，这就促使了隔膜市场的发展。
3. 竞争格局的改变。
近年来，全球锂电池行业的竞争格局发生了很大的变化。
除了传统的日本、韩国等企业外，中国、欧美等国家和地区的厂商纷纷进入到该领域中，并且逐渐成为行业的领先者。
这种竞争格局的改变，也迫使隔膜企业要不断地研发和创新，以满足市场的需求。
4. 其他领域的市场需求。
隔膜不仅应用于电动汽车、电动工具等领域，还广泛应用于消费电子、通信设备、太阳能光伏等领域，这些领域的市场需求也在不断增长，为隔膜市场的发展提供了新的空间。
综上所述，隔膜行业市场规模正呈现出逐年增长的趋势，预计未来几年随着锂电池市场的快速发展，隔膜市场将会得到进一步的扩大。
发展国产锂离子电池隔膜产业之思
圜
Ａ ｎｅ ￣ ｒｌＩ ｕ ￣ａｃｄ ｅａ ｄ￣ Ｍ ｉｓｎ
件 ， 响锂 离子 电池 的容 量 、 阻、 影 内 高 速性能 、 快充 、 寿命等 特性 。 据估算 ， 未 来 １年我 国每年 高端动力 电池 隔膜的 ０
需求量可能高达 ５ ～１亿ｍ。 亿 ０ 。 近 几年 ， 过 国 家和地 方 科技 项 通 目大 力 的支持 ， 国产 电极 材料 性 能明
电池更 是 国家重 点支 持 的发展 方 向。
国政府在（ （ 汽车产业调整和振兴规划
中强 调 ， 加快 汽 车产 业调 整和 振兴 必
须实 施积 极 的消 费政 策 ， 稳定 和扩 大 汽车 消费 需求 ， 以结构调整 为主线 ， 推 进企 业联合 重组 ； 以新能源 汽车 为突 破 口， 加强 自主创新 ， 形成新 的竞争优 势 。 十二五 ” 在“ 规划 中 ， 国已明确制 我 定 了电动车发展计 划 ， 京 、 海等大 北 上
国外公司的 技术 垄断导 致国 内隔膜市
场 缺乏 话语 权 。 要 中国 一天 没有 自 只
膜， 关键 技术 和核 心 专利 也都 掌握 在 美 国公 司手 里 。 中国企 业 在未 来 的发
展道 路上如何 规避这一 阻碍？这 是国
己合格 的高 端 隔膜 产 品 ， 国公司 就 外 会把价 格定在 中国企业 能够承受 的高 限。 尽管 技术转让可 以最终谈 成 ，—— 正极 种
材料 、 负极材 料、 隔膜、 电解 液中 ， 隔膜 的 问题 最为 突 出， 国相 关产业 还处 我 于 空 白状态 。 隔膜在 正负 极之 间起 电
广， 使我 国在 ２ ｌ年 节能 与新 能 源汽 ＯＯ
车 的规 模达到 １ 万辆 ； 希望 到 ２ １ 年 ， ｏ２
《锂离子电池产业 国内外发展现状与创新进展》2023
满分答案1、✗电子信息制造业能耗强度虽仅相当于我国全部工业能耗平均水平的5.36%，低于发达国家。
2、✗首个硅炭负极材料领域国家标准《硅炭》（GB/T38823-2020）于2020年6月正式发布，有待正式实施。
3、✔低钴乃至无钴逐渐成为主流。
4、✔大众是首家直接投资中国动力电池制造商的外资车企。
5、✗项目投资出现新动向。
以新能源汽车为主要市场的动力电池项目明显增多。
6、✔从进出口贸易来看，锂离子电池进出口进一步的分化，贸易顺差持续高速增长。
7、✔多家企业锂离子电池产品获中国船级社型式认证，多条大型电动游船相继投入使用。
8、✔一般来说，动力锂电池的容量低于50％就不适合在用作电动车电池了，但可回收改造在储能系统再次利用。
9、✔储能电池对电池的寿命要求极高，对便携性要求较低。
10、✗动力电池主要应用在手机、笔记本电脑、数码相机等消费产品上，容量较低，重量极轻，相对来说寿命也较短。
二、单选题（每题4 分，共10 题，总分40 分）11、未来我国是（D）产能主体，产能预计占全球产能60%，同时我国也是全球最主要的需求市场。
A、钠电池B、容量电池C、碱性电池D、动力电池12、《麻省理工科技评论》更是将（B）列入2021“十大突破性技术”。
A、果冻电池B、锂金属电池C、刀片电池D、弹匣电池13、（D）材料的理论比容量可达4200mAh/g，是石墨的10倍，对锂离子电池能量密度的提升至关重要。
A、低钴B、无钴C、高镍D、硅基负极14、（D）保持领先优势，2020年实现动力电池装机量31.8GWh，占我国动力电池装机量市场比重为48.1%。
A、比亚迪B、中航锂电C、瑞普能源D、宁德时代15、我国锂离子电池产业结构表现为（A）锂离子电池成为增长主力。
A、动力型B、消费型C、储能能D、其他类16、我国锂离子电池产业发展的省区市格局悄然生变。
（D）领先优势继续收窄，江苏省坐稳第二位。
A、北京B、上海C、浙江省D、广东省17、电动自行车渗透率稳步提升。
锂离子动力电池用高安全性隔膜开发取得重大突破
［ ３ ］黎 晓云 ， 傅 文杰 ， 张兆镗． 微 波 炉 及 磁 控 管 动 态 阻抗 及 特
性参 数 综 合 测 试 台 的 研 发 ［ Ｊ ］ ． 材 料导报， ２ ０ ０ ９ ， ２ ３
（ １ １ Ａ） ： １ ４ ０ ．
［ ４ ］汤 世 贤 ． 微 波测 量 ［ Ｍ］ ． 北京： 国防 工业 出版 社 ， １ ９ ８ １ ：
同类 产 品 ， 成本 可控 制在 １ ０元／ ｍ ， 具 有较 好 的应 用 前景 。项 目研发 的产 品投 产后 ， 将 大 规模 应用 于 车载 锂 离子 动力 电池 、 数码 产 品用锂 离子 电池 等领 域 ， 这将极 大 改善锂 离 子 电池 的安 全 问题 。
摘 自《 科技 网 》
该 项 目的 实施 ， 对 于完善 和补 充我 国锂 离子 动力 电池产 业链 缺失 的关 键一 环 ， 对 于 提高锂 离子 动力 电池生 产 和应用 的 安全性 具 有至关 重要 的作 用 。
本 项 目以推动 动力锂 离 子 电池 用 安全性 功 能隔膜 的发 展 ， 推进 相关技 术及 材料 的工程 化 ， 开发 高安全 性
２７ ７． ຫໍສະໝຸດ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ５ —２ ０ 图 ２ 仪 器 构 成 图
锂 离 子 动 力 电池 用高 安全 性 隔膜 开发
取得 重 大 突破
由厦 门大学 和 中航锂 电 （ 洛 阳） 有 限公 司联合 承担 ， 国家高技 术研 究发 展计 划 （ ８ ６ ３ 计划） 支 持 的“ 高安 全
（ ２ ０ ） （ ２ １ ）
（ ２ ２ ）
按定 时 电路指 令定 时 在 显 示器 上 显 示 ， 也 可 在 打 印 机上 打 印结果 ， 连 续定 时打 印 的结果 成 为 连 续 长期 测量 后 的记 录 ， 例 如 在地 表 水 文 地 质 的长 期 观测 中 就需 要 这种 长时 间 的间断测 量 。
锂离子电池隔膜的研究进展
锂离子电池隔膜的研究进展一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护压力的加大，锂离子电池作为一种高效、环保的能源储存与转换装置，在电动汽车、便携式电子产品以及可再生能源系统等领域的应用越来越广泛。
而作为锂离子电池中的关键组件之一，隔膜的性能对电池的安全性和电化学性能具有重要影响。
因此，对锂离子电池隔膜的研究进展进行综述，对于推动锂离子电池技术的进一步发展具有重要意义。
本文首先介绍了锂离子电池隔膜的基本结构和功能，阐述了隔膜在电池中的作用及其重要性。
然后，重点回顾了近年来锂离子电池隔膜在材料、结构和制备工艺等方面的研究进展，包括无机隔膜、有机隔膜和复合隔膜等不同类型的隔膜材料，以及纳米技术、表面改性等先进制备工艺的应用。
本文还讨论了锂离子电池隔膜研究面临的主要挑战和未来发展趋势，如提高隔膜的机械强度、热稳定性和离子透过性等。
通过综述锂离子电池隔膜的研究进展，本文旨在为相关领域的研究人员提供全面的参考和借鉴，促进锂离子电池技术的不断创新和发展，为推动可持续能源利用和环境保护做出贡献。
锂离子电池隔膜是电池内部的一种关键组件，其主要功能是在正负极之间提供一个物理屏障，防止电池在工作过程中发生短路和燃爆。
隔膜还需要允许电解液中的离子通过，以保证电池的正常充放电过程。
隔膜的材料通常需要具备良好的化学稳定性、高的机械强度、优秀的热稳定性和低的离子电阻。
目前，商业化的锂离子电池隔膜主要由聚烯烃材料（如聚乙烯、聚丙烯）制成，这些材料在电解液中具有良好的化学稳定性。
一些先进的隔膜还采用了多层结构、纳米涂层、陶瓷涂覆等技术，以提高其性能。
隔膜的性能对锂离子电池的性能有重要影响。
理想的隔膜应该具有高的孔隙率、合适的孔径和孔径分布，以提供足够的离子通道。
同时，隔膜的厚度、机械强度、热稳定性等也需要与电池的其他组件相匹配，以保证电池的安全性和长寿命。
近年来，随着锂离子电池在电动汽车、储能系统等领域的大规模应用，对隔膜的性能要求也越来越高。
锂电池隔膜的供需现状与前景分析
锂电池隔膜的供需现状与前景分析
王琪
【期刊名称】《天津化工》
【年(卷),期】2024(38)3
【摘要】锂电池隔膜是电池中的重要材料,会直接影响电池的质量。
本文对锂电池隔膜的供需现状进行了全面介绍,从供应、需求、主要生产厂家、产能分布情况、市场集中度、行业发展政策等多个方面,依据大量数据进行了详细分析。
从实际情况对锂电池隔膜的前景进行了展望。
【总页数】4页(P9-12)
【作者】王琪
【作者单位】天津大沽化工股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM911
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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。
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• 2009年公司承担了深圳市市级工 程中心建设任务，中心总投资 3000万元人民币。
星源企业生产标准
3.星源材质隔膜产品性能
项目 外观 厚度 面密度
透气性 拉伸强度 穿刺强度
星源隔膜性能指标
自主开发成功的隔膜性能指标
技术标准
表面光滑平整，无污渍，划痕及破损，无通孔
通过对各层薄膜的单独的张力控制和 展平操作，避免了多层薄膜在复合过 程中的起皱和错位，为制备高质量的 多层复合隔膜提供了设备和技术保证。
通过多点拉伸、松弛技术的开发 应用，开发了干法隔膜的专用拉 伸设备，该拉伸设备拉伸稳定， 制得的隔膜结构均匀、尺寸稳定。
星源企业质量检测手段的保证
• 目前已拥有进行隔膜研究开发的 专用仪器设备20余台套，价值 500余万元；
星源企业自主产权工艺技术的研发 在高倍熔体挤拉伸条件下硬弹性聚烯烃膜的形成机理 硬弹性聚烯烃膜片晶结构和形成机理
工艺 优化
生产装置 设计制造
研究 开发
熔融挤出/退火/单轴拉伸法 制备聚烯烃微孔隔膜 成套工艺和技术
具有自主知识产权 的生产技术
拉伸工艺对微孔结构、孔隙率、微孔膜性能的影响
…
开发了用于聚烯烃微孔隔膜制造的成套生产线
全世界唯一同时拥有干法和湿法以及多层复合膜产品技术的企业 国家科技部火炬重点企业
国家“863计划项目指定研发单位”
“锂离子动力蓄电池隔膜产业化关键技术研究”项目（2008AA11A104） “锂离子动力蓄电池高性能隔膜研究”项目（2009AA11A103）
用户包括国内外众多具有影响力的电池制造商
中国锂电池隔膜生产企业
硬弹性聚烯烃膜在拉伸条件下片晶的变形及片晶间无定型区微纤化形成微孔的机理
星源企业自主产权工艺技术路线
• 制备聚烯烃微孔膜的工艺流程
熔融挤出 拉伸
高倍拉伸 热定型
冷却 分切
热处理 收卷
工艺优势： 工艺相对简单、附加值高、无环境污染
1设计制造了专门的薄膜复合设备
星源企业自主产权生产线设计
2设计制造了干法隔膜的拉伸设备
PE
PE
PP/PE/PP
wet Hipore
Dry Celgard Dry Celgard Dry Celgard
Wet Telkon Wet Setela
dry U-pore
锂电池隔膜巨大市场需求
我国动力隔膜需求现状 电动自行车等轻型电动车保有量已超过5000万辆 按每车5㎡隔膜需求量计算 锂离子动力蓄电池高性能隔膜需求为2.5亿㎡
同国外进口品牌微观图对比
1.我国锂电池隔膜产业化的必要性
要储能元件
在众多的储能元件中,锂电池具有优势:工作电压高、 比能量高、自放电小、应用温度范围宽、循环寿命 长、无记忆效应、安全性能好、无污染等优越性能;
专用隔膜是锂离子电池中不可或缺的关键部件
锂电池隔膜的不可替代性
隔膜是锂离子电池的重要组成部分,是支撑锂离子电池完 成充放电电化学过程的重要构件。
绝缘材料 隔离电池的正负极
电解质离子 在电池充放电过程中
来回迁移通过
隔膜作用
锂电池隔膜高性能要求 良好的力学性能 尺寸稳定性好 耐热、耐刺穿性好
多孔、孔隙率高 孔的弯曲度低 孔径尺寸均匀 减少任何对电池效能不利的副作用 性能要求
锂电池隔膜国际产业化状况
世界上只有美国、日本等少数几个国家拥有锂离子电池隔 膜生产技术，并有相应的规模化产业。
复合隔离膜及其形成方法 申请号：2.1
一种结构均匀的聚烯烃微孔膜制备方法 申请号：2.X
一种上下表面结构对称的聚烯烃微孔膜制备方法 申请号：2.3
一种聚烯烃微孔膜制备方法 申请号：2.5
星源企业隔膜技术研究
从2003年起致力于锂离子电池隔膜干法技术 的研究工作，研究范围涉及以下五个方面：
硬弹性膜的制备工艺与技术；
322 um
402 um
8～11 g/m2
<30sec-in2
10～13
g/m2
<50sec-in2
MD>130MPa；TD>30MPa
≥0.50Kg
≥0.55Kg
602 um
12～15g/m2
<80sec-in2
≥0.60Kg
星源隔膜孔径分布国内厂家对比 同国内其他厂家隔膜产品相比，孔径尺寸控制更加均匀
我国动力隔膜需求趋势 深圳等13个节能与新能源汽车推广试点城市确定 到2015年，我国将形成100 万辆电动动力汽车的规模 按每车1500 ㎡隔膜需求量计算 锂离子动力蓄电池高性能隔膜需求为15亿㎡
结论： 我国动力锂电池隔膜的产业化 势在必行
2.星源材质科研与产业化进展
中国锂电池隔膜生产企业
• 深圳市星源材质科技股份有限公司
深圳市星源材质科技股份有限公司
设计制造了我国第一条熔融挤出/热处理/单轴拉伸(MEAUS) 制备锂离子动力电池专用多层复合微孔隔膜的工业生产线 填补了国内空白，产品部分技术指标优于进口产品
星源企业研发力量
星源材质拥有专职研究开发人员数十名 多名具有高级职称或博士学位专家人员 大部分研发人员具有中级职称或硕士学位 涉及高分子材料、材料学、机械制造、自动化控制学等学科领域
Asahi Kasai
Celgard
Entek Tonen Ube Industry
single layer
single layer multilayer
PVdF coated single layer single layer
Multilayer
PE
PP、PE PP/PE/PP PVdF, PP, PE, PP/PE/PP
硬弹性膜的连续拉伸工艺与技术；
微孔聚烯烃膜性能的在线检测方法和技术；
膜的自闭温度的调节方法与技术；
膜的微孔结构与性能的控制方法与技术。
关键技术突破
微孔聚烯烃膜制造成套设备的设计制造
硬弹性聚烯烃膜的制备工艺与技术
技术
突破
硬弹性聚烯烃膜的拉伸成孔工艺与技术
尺寸稳定的高性能聚烯烃隔膜的制造工艺。
原料 选择
研究人员长期从事锂离子 电池隔膜产品设计开发工 作，具有丰富经验和能力， 并取得了许多重要的成果 应用于产业化
星源企业自主知识产权情况
申请了40余项锂电池隔膜专利，并且正在申请国际专利
调控聚烯烃微孔膜形成的方法和锂电池隔膜的形成方法 申请号：2.X
聚丙烯片晶的形成方法和片晶型聚丙烯制品 申请号：2.X