鋰電池隔膜工作原理、制備工藝及市場現(xiàn)狀如何？

隔膜是鋰電池關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一，亦是成本的重要構(gòu)成。

隔膜是有孔隙的絕緣膜， 將電池的正、負極分隔開來防止短路。隔膜的孔隙能使電解液傳輸鋰離子，且電子從外電 路傳輸，從而形成電化學充放電回路。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接 影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性。目前，鋰離子電池隔膜生產(chǎn)材料以聚烯烴為 主，主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)復(fù)合材料。

鋰電池隔膜主要通過干法和濕法兩種不同工藝制備而成。根據(jù)技術(shù)路線不同，鋰電池 隔膜可分為干法單向拉伸工藝隔膜、干法雙向拉伸工藝隔膜、濕法工藝隔膜。 (1)干法工藝：將聚烯烴樹脂熔融、擠壓、吹膜制成結(jié)晶性聚合物薄膜，經(jīng)過結(jié)晶化處 理、退火后，得到高度取向的多層結(jié)構(gòu)，在高溫下進一步拉伸，將結(jié)晶界面進行剝離，形 成多孔結(jié)構(gòu)，可以增加薄膜的孔徑。(2)濕法工藝：又稱相分離法或熱致相分離法，將液態(tài)烴或一些小分子物質(zhì)與聚烯烴樹 脂混合，加熱熔融后，形成均勻的混合物，然后降溫進行相分離，壓制得膜片，再將膜片 加熱至接近熔點溫度，進行雙向拉伸使分子鏈取向，最后保溫一定時間，用易揮發(fā)物質(zhì)洗 脫殘留的溶劑，可制備出相互貫通的微孔膜材料。

性能對比：干法的優(yōu)點是工藝相對簡單、附加值高、無環(huán)境污染；缺點是孔徑及孔隙 率較難控制、產(chǎn)品不能做得很薄。濕法的優(yōu)點是隔膜孔徑范圍比較小而均勻、雙向拉伸強 度高、膜更薄；缺點是投資大、周期長、工藝復(fù)雜。 應(yīng)用領(lǐng)域：在動力鋰電領(lǐng)域，干法隔膜熔點高于濕法，具有較優(yōu)的耐壓性能，因此主 要用于儲能、磷酸鐵鋰動力電池、兩輪車等領(lǐng)域，且成本相對低于濕法。而濕法工藝整體 工藝難度大、精密程度高，可以獲得更高的孔隙率和更好的透氣性，能夠生產(chǎn)輕薄、高強 度和高能量密度的隔膜，更容易滿足下游鋰電池對于輕薄化、大容量、高能量密度的需求， 因此濕法隔膜多用于三元電池。

當前濕法技術(shù)路線占主流。根據(jù) EV Tank 數(shù)據(jù)，2016 -2022 年，國內(nèi)濕法隔膜出貨量大 幅增長，從 5.5 億平方米增長至 104.8 億平方米，六年 CAGR 為 63.4%，市占率從 43.3%增 長至78.7%，當前濕法路線已經(jīng)成為市場主流，原因在于濕法隔膜性能優(yōu)勢明顯，有利于提 高動力電池的能量密度，更能夠適應(yīng)下游動力電池追逐向高能量密度的趨勢。 中期看干濕法兩種路線互補并存。根據(jù) EV Tank 數(shù)據(jù)，2016-2019 年，國內(nèi)干法隔膜出 貨量從 7.2 億平方米增長至 9.8 億平方米，增速遠低于同期濕法隔膜水平；但 2020-2022 年 干法隔膜出貨量兩年 CAGR為 57.1%，增速快速上行，主要原因有以下幾點：1)近年來新能 源汽車補貼退坡使成本壓力向上游傳導(dǎo)，干法隔膜成本優(yōu)勢凸顯。

2)在動力領(lǐng)域，比亞迪 研發(fā)的刀片電池為代表的電芯長薄化趨勢越來越明顯，疊片工藝對隔膜力學特性要求高， 干法單拉隔膜的高安全性、低成本使得其成為刀片電池的優(yōu)選技術(shù)路線。3)儲能作為鋰離 子電池最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域之一，吸引了寧德時代、LG 為代表的眾多企業(yè)大力布局，干法 隔膜在成本、安全性上的優(yōu)勢使得其成為儲能市場的優(yōu)選技術(shù)。從中期來看，干濕法隔膜 仍將憑借各自的優(yōu)勢呈現(xiàn)并存的狀態(tài)。