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电池隔膜:新能源汽车产业链的关键一环

电池隔膜,特别是锂离子电池隔膜,是电池中非常关键的部分,对电池的安全性和成本有直接影响。它位于电池正极和负极之间,主要作用是隔离正、负极,使电池内的电子不能自由穿过,同时允许电解液中的离子在正负极之间自由通过。

锂离子电池隔膜的材质
主要包括聚烯烃系树脂,特别是高分子量的聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。这些材料被制备成微孔膜,用于隔离电池的正负极,同时允许电解液中的离子通过。

具体来说,商品化的锂离子电池隔膜产品主要有单层或多层的聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)微孔隔膜。例如,Celgard2300就是一种典型的PP/PE/PP三层微孔隔膜。此外,还有由PP和PE复合的多层微孔膜,如双层PP/PE或三层PP/PE/PP结构。

为了提高电池隔膜的性能,还会对隔膜进行涂覆处理。常见的涂覆材料有无机陶瓷(如勃姆石和氧化铝)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及芳纶等。这些涂覆材料能够显著提高隔膜的耐热性、抗穿透性以及其他相关性能,进而增强电池的安全性能。

锂离子电池隔膜都是具有微孔结构的功能膜材料,厚度一般为8~40μm。这些微孔使得电解液中的锂离子能够自由通过,同时阻止电子的通过,防止了电池内部的短路现象。微孔的数量、材料和厚度都会影响锂离子穿过隔膜的速度,进而影响电池的放电倍率、循环寿命等性能。


隔膜的主流技术路线——干法和湿法。

  • 干法工艺是将原料混合形成均匀熔体,之后在一定的温度下拉伸形成狭缝状微孔。
  • 而湿法工艺则采用热致相分离法,通过压制、加热和拉伸等步骤制备出具有相互贯通微孔结构的膜片。湿法工艺隔膜孔隙率高且分布均匀、抗拉伸强度高,厚度相对较薄,有利于提升电池的电容量和安全性。

随着新能源汽车产业的快速发展和“双碳”政策的推动,隔膜作为动力电池中的关键材料,其市场需求正迎来前所未有的增长。中国动力电池隔膜产品具备较强的全球竞争力,出货量快速增加,市场份额逐年提升。