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鋰電隔膜“破卷”四大思路

2024/11/29

在鋰電池四大主材中,隔膜面臨的市場形勢尤為嚴峻與復雜。一方面,隔膜企業(yè)需要應(yīng)對價格持續(xù)弱勢運行的壓力;另一方面,固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的前景也為隔膜市場帶來了潛在的空間壓縮風險。

基于液態(tài)鋰電池對更高能量密度、更高充放倍率、更長循環(huán)壽命和更高安全性的需求,以及固態(tài)電池從混合固液向全固態(tài)發(fā)展的明確趨勢,產(chǎn)業(yè)對于鋰電隔膜迭代的思考主要集中在以下四個方面:

其一,基膜、功能涂層朝薄型化發(fā)展。

薄型化已成為鋰電隔膜發(fā)展的主要方向之一。濕法基膜向5微米及以下、干法基膜向 10微米及以下發(fā)展,并追求量產(chǎn)效率的提高,已成為業(yè)內(nèi)共識。

在實現(xiàn)輕薄化的同時,還需滿足高安全性、超快充和長壽命的需求,這就要求相應(yīng)提升隔膜的耐熱性能、提高離子電導率并降低阻抗(通過高孔隙、大孔徑、低曲折度實現(xiàn)),以及提升吸液保液性等性能。

其二,粘結(jié)涂層需求增強,PVDF 工藝和替代方案同步開發(fā)。

隨著電芯大容量的發(fā)展,對長循環(huán)和能量密度提升的需求進一步增強,這使得隔膜粘結(jié)涂層的重要性日益凸顯。

目前,PVDF 在隔膜中主要扮演粘結(jié)涂層的角色。為了實現(xiàn)更好的阻抗性能,PVDF 涂層正從油性涂布向水系噴涂的方向發(fā)展。然而,水系噴涂仍面臨一致性差的問題,業(yè)內(nèi)正考慮通過點涂工藝來改善這一問題。

值得注意的是,隨著國內(nèi)外對含氟物質(zhì)管控的不斷加強,未來可能會出現(xiàn)含氟烷基物質(zhì)被限制使用的情況。在這樣的背景下,業(yè)界正在考慮多種替代方案:包括水性 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)混涂技術(shù)、兼具耐熱性和粘結(jié)優(yōu)點的陶瓷混膠方案、非氟大顆?;旌贤扛伯a(chǎn)品等。

其三,芳綸、納米涂覆等新型涂覆材料層出不窮,規(guī)?;苽涮魬?zhàn)有待解決。

雖然陶瓷涂覆材料因其性價比最高而應(yīng)用最為廣泛,但它也存在克重大、水分高的局限性,不利于電芯能量密度的提高。在此背景下,多種新型涂覆材料正成為行業(yè)的熱門選擇,包括聚酰亞胺、聚四氟乙烯、芳綸、聚酯、納米纖維等。盡管這些新型涂覆材料展現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢,但它們在規(guī)模化制備方面仍面臨挑戰(zhàn),這也是未來行業(yè)發(fā)展需要重點解決的問題。

其四,固態(tài)電解質(zhì)膜成為固態(tài)電池與隔膜發(fā)展的交集。

雖然全固態(tài)電池將由固態(tài)電解質(zhì)實現(xiàn)對隔膜的取代,但固態(tài)電解質(zhì)仍將以薄膜形態(tài)存在于電芯之中,其性能發(fā)揮也同樣受到材料結(jié)構(gòu)和制備工藝兩大因素的影響。

此外,致力于干濕法隔膜的差異化開發(fā)并優(yōu)化其制備工藝,實際上也是為固態(tài)電池所需技術(shù)進行儲備的過程。這與固態(tài)電芯更傾向于疊片工藝,以及刀片電池企業(yè)對疊片線與設(shè)備的布局具有相同的長遠意義。