新型电池隔膜材料

作为隔离正负极片的薄膜材料， 厚度仅在几微米到几十微米之间， 其在很大程度上影响着电池的电化学性能与安全稳定性。2012年，全球锂电隔离膜市场需求量将近5亿m2，产值约15亿美元。在我国，约80%的锂离子电池隔膜依靠进口， 实际电池隔膜产量仅有约6 000 万~8 000万m2。根据工信部《节能与新能源汽车产业发展规划（2011~2020年）》， 到2020 年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆/年。据此估算，未来我国每年需要的高品质车用动力电池隔膜材料需求量将达到数亿平方米。但目前我国自主生产的动力电池隔膜绝大多数为中低端产品，高品质电池隔膜产业仍是空白。

目前，锂离子电池隔膜的材料主要为热塑性聚烯烃材料，如使用聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）为基材制造的微多孔性膜（包括国内近些年陆续新建的电池隔膜项目）。上述隔膜虽具有较高的强度和较好的化学稳定性，但聚烯烃隔膜的极性很小，与电解液的亲和性差；此外，耐化学腐蚀性不高，易于老化等因素严重影响了电池的循环使用寿命；同时，由于PE、PP材料的熔点，导致其在高温下易产生变形，当由于大功率放电导致电池局部放热升温时， 隔膜会发生融化，在温度上升后会部分熔解堵住孔穴，造成电池短路等安全问题。目前，有希望制成隔膜的高温稳定材料体系包括：陶瓷层涂覆处理的聚乙烯（陶瓷+PE）和聚丙烯（陶瓷+PP）微孔膜、涂层处理的聚酯（PET）膜、聚酰亚胺（PI）膜、聚酰胺（PA）膜，氨纶或芳纶膜、纤维素膜等。

2012 年，日本广濑制纸利用电纺丝法开发出了以聚烯烃无纺布为基材、由纳米级聚乙烯醇（PVA）纤维纺丝制成的锂电池隔膜，平均孔径在500nm以下，厚度只有20～30μm， 与传统多孔树脂隔膜相比，价格更低，耐热性好。2012年，日本帝人推出了以芳纶纤维为基础、涂装氟类化合物的新型隔膜，使得锂电池的输出功率提高了20%，并且使用寿命较传统隔膜延长数倍，帝人与韩国CNF公司合资成立的涂装加工及生产隔膜的Teijin CNF Korea 公司也于2012年投产。2012年，日本东丽推出了新型微多孔芳纶薄膜，由于具有优异的耐热性和尺寸稳定性，能够满足今后车载锂离子电池大容量和高输出功率的要求。2013年， 美国杜邦公司宣称已经推出了聚酰亚胺型EnergainTM 动力锂离子电池隔膜，产品可以在200 ℃以上的环境长期使用。盈创德固赛公司利用无机陶瓷材料的高温热稳定性能，以聚酯无纺布为基材，通过涂覆无机陶瓷材料，推出了适合于锂离子动力电池使用的SeparionTM 陶瓷隔膜，耐温性能同样可以达到200 ℃以上。

在我国，隔膜新工艺、材料新体系方面实施产业化代表性企业有两家，一是北京首科喷薄科技发展有限公司，依托中国科学院理化研究所，采用电纺工艺，制造聚酰亚胺（PI）—陶瓷、聚偏氟乙烯（PVDF）—陶瓷等纳米纤维隔膜，目前已完成中试，建成了30万m2/a的中试线，后续计划建设产业化生产示范工厂；二是江西先材纳米纤维科技有限公司，依托江西师范大学，采用电纺工艺制造PI 隔膜，目前已完成中试，产能9万m2/a，同时该公司也公布了相应的产业发展计划。