锂离子动力电池专用隔膜产业化与最新进展.

锂离子动力电池专用隔膜产业化与最新进展1.我国锂电池隔膜产业化的必要性新能源汽车是必然趋势，需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产业化的必要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。锂电池隔膜的不可替代性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隔膜作用性能要求锂电池隔膜高性能要求世界上只有美国、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。AsahiKasaisinglelayerPEwetHiporeCelgardsinglelayermultilayerPVdFcoatedPP、PEPP/PE/PPPVdF,PP,PE,PP/PE/PPDryDryDryCelgardCelgardCelgardEnteksinglelayerPEWetTelkonTonensinglelayerPEWetSetelaUbeIndustryMultilayerPP/PE/PPdryU-pore锂电池隔膜国际产业化状况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㎡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㎡锂电池隔膜巨大市场需求结论：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•深圳市星源材质科技股份有限公司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中国锂电池隔膜生产企业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研发力量申请了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：200910189917.X聚丙烯片晶的形成方法和片晶型聚丙烯制品申请号：200910110691.X复合隔离膜及其形成方法申请号：200910110338.1一种结构均匀的聚烯烃微孔膜制备方法申请号：200910109634.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：200910109637.3一种聚烯烃微孔膜制备方法申请号：200910109633.5星源企业自主知识产权情况从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；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。星源企业隔膜技术研究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。技术突破关键技术突破原料选择工艺优化生产装置设计制造…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研究开发具有自主知识产权的生产技术硬弹性聚烯烃膜片晶结构和形成机理在高倍熔体挤拉伸条件下硬弹性聚烯烃膜的形成机理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的研发•制备聚烯烃微孔膜的工艺流程熔融挤出高倍拉伸冷却热处理拉伸热定型分切收卷工艺优势：工艺相对简单、附加值高、无环境污染星源企业自主产权工艺技术路线1设计制造了专门的薄膜复合设备2设计制造了干法隔膜的拉伸设备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。星源企业自主产权生产线设计•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；•可以进行隔膜性能、测厚、孔隙、孔径分布等方面的全面表征；•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。星源企业质量检测手段的保证星源企业生产标准3.星源材质隔膜产品性能自主开发成功的隔膜性能指标项目技术标准外观表面光滑平整，无污渍，划痕及破损，无通孔厚度322um402um602um面密度8～11g/m210～13g/m212～15g/m2透气性30sec-in250sec-in280sec-in2拉伸强度MD130MPa；TD30MPa穿刺强度≥0.50Kg≥0.55Kg≥0.60Kg星源隔膜性能指标同国内其他厂家隔膜产品相比，孔径尺寸控制更加均匀星源隔膜孔径分布国内厂家对比同国外进口品牌微观图对比SENIOR隔膜某国外进口隔膜星源隔膜微观图国外厂家对比微孔尺寸分布均匀项目美国某品牌日本某品牌星源材质材质PP/PE/PPPP/PE/PPPP/PP厚度μm39.839.840.3面密度g/m221.019.820.7孔隙率%42.146.443.7透气率s/100ml751606578穿刺强度g935.7539.1971.4拉伸强度MPaMD173.7148.55158.91断裂伸长率%MD82.358.37134.3290℃热收缩%MD2.31.51.5TD000105℃热收缩%MD62.72.4TD000性能指标同国外品牌同类隔膜对比，部分关键指标甚至优于进口星源隔膜性能指标国外厂家对比经国内外知名电池厂家的应用表明各项性能指标已达到国外进口产品水平市场检验某国内知名动力电池厂家性能测试结果某国内知名动力电池厂家性能测试结果某国外知名动力电池厂家性能测试结果主要合作客户与应用领域主要供货客户：涉及应用领域：PowerlithiumbatteryToolsEVbullettrainenergy-storewarindustry•客户综合反馈：采用星源材质隔膜电池理化参数、倍率、高低温、功率特性表现优异多层复合结构更加保证安全性代表国内隔膜的最高质量，并达到国际水平部分性能指标优于进口产品市场综合反馈4.星源材质最新成果•最新研发成果：耐高温特种隔膜产品特点：1.优异的耐高温性能，在180℃以上还能保持隔膜形态；2.保持了隔膜的低温自关断性能，保护电池安全性；3.优异的透过性能，良好的机械性能；4.更薄的厚度，高热稳定性。最新产品-耐高温特种隔膜系列产品性能指标厚度（μm）20±225±2孔隙率（%）3236透气率（sec/100ml）350400穿刺强度（g）600600拉伸强度（Kgf/cm2）16001600热收缩（%）130℃/0.5hrMD≤6≤6TD≤3≤3产品应用高安全性锂离子动力电池最新产品-耐高温特种隔膜系列耐高温与普通隔膜高温收缩率比较最新产品-耐高温特种隔膜系列耐高温隔膜在自然放置条件下高温存储30min后的状态160℃180℃130℃普通隔膜最新产品-耐高温特种隔膜系列普通与耐高温隔膜shut-down特性最新产品-耐高温特种隔膜系列耐高温隔膜微观SEM结构图最新产品-耐高温特种隔膜系列0510152025303540455005101520253035404550Z``(ohm)Z`(ohm)Z``051015202505101520253035404550Z``(ohm)Z`(ohm)Z``普通隔膜阻抗曲线耐高温隔膜阻抗曲线阻抗（ohm)电导率普通隔膜1.96.55E-02耐高温隔膜62.07E-02耐高温隔膜仍然表现出优良的离子电导率。最新产品-耐高温特种隔膜系列在保持具有其他良好的性能之外具有更加优异的耐高温特性对电池的安全性有更大的保证代表未来市场需求的趋势最新产品-耐高温特种隔膜系列5.产能扩展规划当前产能同市场需求缺口巨大急需扩大产能深圳光明新区华南制造基地完全投产后产能达到2亿㎡/年扩大产能规划加快技术研发速度加大产能扩张速度紧跟产业发展脉搏为新能源产业贡献来自中国的力量扩大产能规划