6月21日下午舉行的“電池前沿技術(shù)研討會(huì)”分論壇，交流了鋰離子動(dòng)力電池正負(fù)極材料研究與應(yīng)用最新進(jìn)展;高比能量動(dòng)力電池與新材料體系電池技術(shù)研究的前瞻性科研成果;動(dòng)力電池技術(shù)路線;動(dòng)力電池生產(chǎn)工藝、系統(tǒng)集成技術(shù)與能力提高方面的研究;動(dòng)力電池的梯次利用及回收利用技術(shù)。

　　中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員吳大勇博士發(fā)表了題為“鋰電隔膜的挑戰(zhàn)與機(jī)遇”的主題演講。隔膜對(duì)動(dòng)力電池性能和安全性至關(guān)重要，吳大勇博士分別就隔膜對(duì)電池的影響，不同種類的隔膜材料以及隔膜需求及產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，以及國(guó)家政策、隔膜技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)等五個(gè)方面做了深入探討。演講實(shí)錄如下：

　　各位同事、各位朋友，非常榮幸能來(lái)到青海，今天跟大家一起分享的是我做隔膜研究十年的一點(diǎn)感受，題目叫做鋰電隔膜的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。報(bào)告包括五方面內(nèi)容，分別是隔膜對(duì)電池的影響，不同種類的隔膜材料以及隔膜需求及產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，還有國(guó)家政策，隔膜技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)等五方面。

　　首先是隔膜與電池性能的關(guān)系，影響電池性能的材料很多，比如說(shuō)正極材料、負(fù)極材料、極電技術(shù)、SEI膜的控制，封裝、電芯還有其它技術(shù)，電池的一些性能包括容量發(fā)揮、能量密度、充電電壓、循環(huán)性、高倍率功率特性，吸放熱這些特性，與隔膜相關(guān)的性能是非常多的，應(yīng)該說(shuō)我們做研發(fā)電池的時(shí)候，主要的工作是聚焦在正極材料和負(fù)極材料上的，因?yàn)橹饕P(guān)注的是電池性能。

　　雖然隔膜在電池項(xiàng)目中的作用經(jīng)常被看輕，但是產(chǎn)業(yè)對(duì)它的興趣非常高，因?yàn)樯a(chǎn)隔膜的利潤(rùn)率是比較高。我們看一下隔膜的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，比如說(shuō)均勻性，包括厚度和孔徑的分布、透氣性和孔隙率、離子電導(dǎo)率、受熱收縮性以及抗氧化特性。可以輸隔膜的關(guān)鍵參數(shù)還是非常多的。

　　應(yīng)該說(shuō)隔膜是電池性能的保障，為電池提供更高的安全保障，保證電池性能的發(fā)揮，提供很好的電化學(xué)窗口。

　　隔膜的種類有哪些?簡(jiǎn)單地分類，比如說(shuō)用材料分類，可以分為聚烯烴、無(wú)紡布膜等等，無(wú)紡布的膜主要是無(wú)紡布和無(wú)機(jī)物的復(fù)合，涂覆膜主要是對(duì)聚乙烯、聚丙烯膜的涂覆。如果按電池分，可以分為前一代的鋰離子電池，新一代高能量的鋰離子電池，鋰硫電池，鋰空電池，還有全固態(tài)的電池。我們知道通常鋰離子電池隔膜是聚乙烯、聚丙烯的，還有三層復(fù)合膜也可以用。高能量密度的電池，因?yàn)槟芰棵芏雀?，所以?duì)安全性提出的要求很高。鋰硫電池，可能對(duì)一些朋友特別是媒體朋友比較陌生。實(shí)際上它用的隔膜材料和鋰離子電池基本上是一樣的，但是由于鋰硫電池的特性，為提高電池的性能，需要對(duì)電池的隔膜做一些涂層的修飾。固態(tài)電池我們就不太細(xì)說(shuō)了，因?yàn)榇蟛糠止ぷ鬟€處于基礎(chǔ)研發(fā)階段。

　　隔膜的需求及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)勢(shì)。我們國(guó)家“十三五”規(guī)劃是要到2020年新能源汽車的年產(chǎn)量達(dá)到200萬(wàn)輛，要求動(dòng)力電池的比能量達(dá)到300瓦時(shí)每公斤以上。這說(shuō)明什么?第一，說(shuō)明隔膜的需求量會(huì)非常大，會(huì)達(dá)到每年十幾億到幾十億平米的水平;另外，很高的能量密度就要求隔膜要給電池提供更高的安全的保證，一般的聚乙烯的和聚丙烯隔膜基本不能滿足動(dòng)力電池的需要。

　　2020年保有量500萬(wàn)輛，如果在五年前我們看這個(gè)指標(biāo)可能還是覺(jué)得有點(diǎn)難以實(shí)現(xiàn)，但是從這兩年的發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，我們還是很有理由去樂(lè)觀地看待這個(gè)事情。

　　最近從2012年到現(xiàn)在，中國(guó)的隔膜產(chǎn)業(yè)發(fā)生了一個(gè)非常深刻的變化，包括很多有實(shí)力的企業(yè)在成長(zhǎng)，比如說(shuō)湖南中鋰、上海恩杰、蘇州的捷力等企業(yè)在崛起，他們的生產(chǎn)線達(dá)到5條、8條、10條甚至20條的數(shù)量。所以說(shuō)，我國(guó)的隔膜產(chǎn)能沒(méi)有問(wèn)題，主要的問(wèn)題在于它的品質(zhì)。特別是CATL有一個(gè)非常宏大的計(jì)劃，上午我們也知道了，在溧陽(yáng)建了產(chǎn)業(yè)園，就把上汽、寶馬、北汽、吉利汽車都引到了溧陽(yáng)，有這樣一個(gè)產(chǎn)業(yè)的聚集計(jì)劃。有報(bào)導(dǎo)說(shuō)要建一個(gè)10GWH的電池產(chǎn)業(yè)，也有人說(shuō)是70GWH，不管具體是多少，反正這個(gè)數(shù)量很大。說(shuō)明未來(lái)的需求是沒(méi)有問(wèn)題的。

　　這樣大的需求，這樣好的外部環(huán)境，給我們的隔膜發(fā)展帶來(lái)怎樣的機(jī)遇和挑戰(zhàn)?應(yīng)該說(shuō)整個(gè)的機(jī)遇是國(guó)家政策和新能源汽車的發(fā)展，龍頭企業(yè)比如說(shuō)CATL還有比亞迪，他們這樣的快速發(fā)展的成長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)多年的積累，他們已經(jīng)達(dá)到了這樣的國(guó)際先進(jìn)水平，帶動(dòng)了我們整個(gè)新能源汽車的發(fā)展，所以整個(gè)的大環(huán)境是非常好的。

　　我們國(guó)內(nèi)的資金是非常充足的，需求是巨大的，通過(guò)這幾年的發(fā)展，我們國(guó)內(nèi)的隔膜企業(yè)的裝備水平已經(jīng)有了很大的提高。

　　挑戰(zhàn)是什么呢?應(yīng)該說(shuō)工藝成熟度相對(duì)來(lái)說(shuō)還比較低，工藝研究的能力基本上還沒(méi)有，吸收創(chuàng)新做強(qiáng)是我們要做的一個(gè)事情，另外國(guó)內(nèi)還面臨著一個(gè)很強(qiáng)的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的壓力。

　　從國(guó)家政策方面講，工信部2014年底的時(shí)候就說(shuō)，要限制產(chǎn)能不低于2千萬(wàn)平米，只有高于這個(gè)產(chǎn)能的企業(yè)才能繼續(xù)支持去批。但是我們覺(jué)得應(yīng)該不能僅僅從產(chǎn)能上來(lái)看，我們覺(jué)得更應(yīng)該從質(zhì)量上來(lái)看。另外從環(huán)保上看，我查了很多的資料，還沒(méi)有一個(gè)單獨(dú)給鋰離子電池隔膜生產(chǎn)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。只有一個(gè)大氣污染物綜合標(biāo)準(zhǔn)，在里面翻了半天才看到與隔膜生產(chǎn)相關(guān)的二氯甲烷控制量，120mg/m3, 而日本的標(biāo)準(zhǔn)是50毫克每立方米。如果我們國(guó)家執(zhí)行這樣的更高的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的話，是不是所有的企業(yè)都能達(dá)到呢?我們是存疑的。

　　基于我們國(guó)家隔膜產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，提一些政策方面的建議，第一個(gè)是建議能夠加強(qiáng)地域范圍內(nèi)的規(guī)劃和布局，避免中低端的重復(fù)競(jìng)爭(zhēng)，重視品質(zhì)的基礎(chǔ)上強(qiáng)調(diào)品質(zhì)的規(guī)模。還有是淘汰低端產(chǎn)能，重點(diǎn)支持換代產(chǎn)品的研發(fā)。另外要重視技術(shù)團(tuán)隊(duì)的培養(yǎng)，加大發(fā)展國(guó)產(chǎn)裝備的力度。也就是說(shuō)我們國(guó)家目前有的企業(yè)產(chǎn)業(yè)線發(fā)展得很快，但是大多數(shù)是買的我們的鄰國(guó)日本的設(shè)備，國(guó)內(nèi)的設(shè)備發(fā)展相對(duì)來(lái)說(shuō)還是滯后的。

　　最后，隔膜技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，應(yīng)該說(shuō)它的發(fā)展路線圖應(yīng)該是從干法到濕法到涂層隔膜到新一代耐高電壓的隔膜，到以后的固體電解質(zhì)的膜材料。

　　應(yīng)該說(shuō)和這幾方面的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)非常多，時(shí)間原因不展開講了，我們看一下到2030年的發(fā)展規(guī)劃，應(yīng)該說(shuō)到2020年我們國(guó)家高品質(zhì)的PE隔膜和PP隔膜規(guī)?；a(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的涂層隔膜的規(guī)?；a(chǎn)，以及相關(guān)裝備的國(guó)產(chǎn)化，新型隔膜的示范生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)。到了2025年高安全涂覆型的隔膜生產(chǎn)，具有離子涂層的隔膜生產(chǎn)，以及生產(chǎn)耐高電壓電解質(zhì)隔膜。到2030年可能就是新一代的高安全性和高電壓的隔膜已經(jīng)能夠規(guī)?；a(chǎn)了，固體電解質(zhì)的規(guī)模產(chǎn)業(yè)化可能也就逐步實(shí)現(xiàn)了，估計(jì)是這樣的一個(gè)路線圖。

　　應(yīng)該說(shuō)隔膜并不好做，雖然我們說(shuō)得比較簡(jiǎn)單。我們看一下國(guó)內(nèi)的企業(yè)做的隔膜材料(ppt)，應(yīng)該說(shuō)從孔徑和孔徑分布上還不是很均勻，我們看到有一些樹干狀的東西存在，孔徑分布還不是很均勻。因?yàn)椴煌墓に?、不同的廠家的工藝不同，造成這樣的孔徑分布和孔隙率是不同的。

　　和對(duì)外的對(duì)標(biāo)產(chǎn)品相比，我們國(guó)家的隔膜材料還存在孔隙率偏低的特點(diǎn)，等效的孔隙比較小，還有進(jìn)一步的發(fā)展空間。

　　高安全性的隔膜，180-200℃主要是陶瓷涂覆PP的，PET復(fù)合膜應(yīng)該可以耐、200度到250度，新一代的隔膜會(huì)達(dá)到300度到350度。

　　另外一類是耐高電壓的隔膜，能夠讓電池在0到5伏之間實(shí)現(xiàn)順利的充放電，普通的PE隔膜或者是有機(jī)聚合物涂附的隔膜，在高電壓的情況下無(wú)法完成充電。

　　從涂層隔膜上來(lái)看，它有利的一面是提高了電池的高安全性，電化學(xué)窗口也有可能提高，提高了電解液的親潤(rùn)性，防穿刺，以及可以做一些有針對(duì)性的涂層設(shè)計(jì)。不利的影響是孔隙率是必然降低的，每做一層涂層孔隙率會(huì)降低10%，離子電腦也要下降，每涂一層增加4克重量，每做一層涂覆成本提高1.5元到2元。電池內(nèi)阻會(huì)上升。影響電池的高低溫性能，這個(gè)不是很確定，根據(jù)不同的電池體系。

　　鋰硫電池很有可能在未來(lái)也是作為一個(gè)發(fā)展的主要方向，實(shí)際上它用到的隔膜主要是涂層隔膜，分為不同物質(zhì)的涂覆，比如說(shuō)碳涂覆、聚合物涂覆、無(wú)機(jī)化合物涂覆以及復(fù)合材料涂覆，情況比較復(fù)雜，一時(shí)半會(huì)講不完，如果大家有興趣的話，可以看我們最近寫的一篇綜述。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是關(guān)鍵材料是什么，如果我們做改進(jìn)涂附，關(guān)鍵材料是三個(gè)，一個(gè)是碳材料，另外一個(gè)是結(jié)構(gòu)材料，還有一個(gè)是提高離子選擇性的材料，這三方面材料的組合來(lái)做一個(gè)鋰硫電池的性能的提升。