中科院研究員吳大勇：鋰電隔膜發(fā)展現狀與趨勢
11月2日，中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )召開(kāi)了“動(dòng)力電池材料及材料綜合利用”研討會(huì )，來(lái)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(zhuān)利情況
關(guān)于鋰電的專(zhuān)利申請較多，如果我們用鋰電池和隔膜作為關(guān)鍵詞搜索，可搜索出一千多項專(zhuān)利。但是從授權來(lái)看并不多，只有52%的專(zhuān)利授權。如果用授權量來(lái)看持續增長(cháng)的專(zhuān)利數量，每年是100多篇。因為2014年、2015年的數據申請之后還沒(méi)有通過(guò)授權，所以這個(gè)數據不足為憑，但是總的趨勢是向上的。如果僅看光用隔膜和聚烯烴的專(zhuān)利就少很多了，大概幾十篇專(zhuān)利。
隔膜國產(chǎn)化發(fā)展之路
我國隔膜產(chǎn)業(yè)化之路從2000年到現在已經(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(qián)。大家都認為這個(gè)行業(yè)有利可圖，隨后第一條線(xiàn)是干法的，但是產(chǎn)業(yè)面臨很多問(wèn)題，包括設備、技術(shù)、資金都有問(wèn)題。到了2012年以后濕法雙拉就發(fā)力了，到現在大家的投資熱情很高。到2016年，大家開(kāi)始考慮做這個(gè)事情的人太多了，存在同質(zhì)競爭的問(wèn)題，生態(tài)開(kāi)始變差，目前狀況非常不好。
經(jīng)過(guò)將近15年的發(fā)展，我國聚烯烴隔膜的干法單拉已經(jīng)接近國外的水平，雙拉則進(jìn)步不是很大。從聚烯烴的工藝來(lái)看，異步雙拉和國外的水平差不多，同步雙拉的水平很高，但是目前產(chǎn)量比較少。
面臨的問(wèn)題與挑戰
隔膜的拉伸是很復雜的，當工藝有變化的時(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 )出現變化，包括雜質(zhì)不均勻、孔徑不均勻、透氣性、強度下降等。應該說(shuō)產(chǎn)品的缺陷反映了工藝和設備的問(wèn)題，每個(gè)工藝環(huán)節在我國大多數企業(yè)當中都存在問(wèn)題，由于缺乏懂技術(shù)的人才，無(wú)法解決后續的問(wèn)題，是產(chǎn)業(yè)面臨的主要問(wèn)題。
從國產(chǎn)裝備來(lái)看，國產(chǎn)雙拉線(xiàn)還沒(méi)有得到國內企業(yè)的認同，關(guān)鍵部件的穩定性比較差，使用期較短，擠出系統、溶劑萃取系統問(wèn)題非常多，幾乎每個(gè)企業(yè)都有，輔助設備仍然處于仿制階段。
從產(chǎn)品來(lái)看，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、增加新的產(chǎn)品規格還需要建立在有能力開(kāi)展工藝實(shí)驗和改造設備的基礎上，但現在這方面人才比較匱乏。產(chǎn)品缺乏前瞻性，包括產(chǎn)品設計到后續的東西都處于跟跑的狀態(tài)。這個(gè)問(wèn)題需要從國家層面來(lái)解決，應避免盲目擴張，提高工藝水平和設備水平，合理布局新產(chǎn)品。
目前面臨的一個(gè)挑戰是，國內設備企業(yè)能否與隔膜廠(chǎng)家合作為工藝的調試和優(yōu)化研制設備，需要進(jìn)一步投入并且作為團隊來(lái)合作。隔膜企業(yè)和高校、研究所應開(kāi)展深入合作，企業(yè)應對這樣的研究單位進(jìn)行投入，研究人員也應該深入到生產(chǎn)一線(xiàn)，這樣才能掌握第一手資料。隔膜的設計能否跟上鋰電池發(fā)展需要，新產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化多久能夠實(shí)現，這都是給我們的挑戰。
對未來(lái)發(fā)展方向的預判
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(shuō)誰(shuí)能取代誰(shuí)。PP隔膜抗氧化性比PE強，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，功能高分子涂層復合膜有新的特性。以PE或者PP為基材做各種陶瓷涂復合膜，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)還有可能應用到鋰硫電池當中去。
隔膜產(chǎn)業(yè)應當在引進(jìn)和吸收中發(fā)展，中國的隔膜產(chǎn)業(yè)一定能能夠做大做強，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遠不夠，需要強化。智力資源需要整合。應該說(shuō)沒(méi)有哪種隔膜適應于所有的電池產(chǎn)品，隔膜產(chǎn)品應該是多樣化，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的，材料的復合化、結構的復雜化是必然的一個(gè)趨勢。
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