在鋰離子電池的關(guān)鍵組件中,鋰電隔膜的作用舉足輕重,它不僅能隔開(kāi)鋰電池的正、負(fù)極,防止正、負(fù)極接觸形成短路,還能讓鋰離子通過(guò),形成充放電回路,其性能直接影響著電池的容量、循環(huán)能力以及安全性能等特性。而鋰電隔膜的制備工藝主要分為干法和濕法,其中干法單拉工藝近年來(lái)實(shí)現(xiàn)了逆襲,在市場(chǎng)中占據(jù)了重要地位,那么它的秘密武器究竟是什么呢?
鋰電隔膜制備工藝中的微孔制備是核心,根據(jù)微孔制備的機(jī)理,主要分為干法工藝和濕法工藝。干法工藝又包括干法單向拉伸(干法單拉)和干法雙向拉伸(干法雙拉)。干法單拉工藝原理獨(dú)特,它使用流動(dòng)性好且分子量低的聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)聚合物,利用硬彈性纖維的制造原理,先制備出高取向度、低結(jié)晶的聚烯烴鑄片,經(jīng)過(guò)低溫拉伸形成銀紋等微缺陷后,再采用高溫退火使缺陷拉開(kāi),從而獲得孔徑均一、單軸取向的微孔薄膜 。整個(gè)工藝流程涵蓋投料、流延、熱處理、拉伸、分切等步驟,每一步都對(duì)最終產(chǎn)品的性能有著關(guān)鍵影響。
在性能方面,干法單拉隔膜具有諸多優(yōu)勢(shì)。它熱穩(wěn)定性好,在高溫環(huán)境下能保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和性能,有效防止電池因高溫而出現(xiàn)安全問(wèn)題;抗氧化性強(qiáng),可延長(zhǎng)電池的使用壽命;生產(chǎn)工藝的環(huán)境污染小,符合環(huán)保要求;產(chǎn)品具有較強(qiáng)的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì),在成本控制上表現(xiàn)出色 。不過(guò),受工藝原理影響,干法單拉隔膜也存在一些不足,例如橫向拉伸強(qiáng)度較低,在厚度指標(biāo)的降低上需要隔膜廠商投入更多的技術(shù)和工藝積累,對(duì)隔膜廠商的整體技術(shù)創(chuàng)新及工藝控制要求較高。
曾經(jīng),在高能量密度指向性下,由于濕法制備的微孔隔膜更輕薄,“濕法 + 涂覆” 隔膜被認(rèn)為更適合制造高能量密度的三元電池,濕法隔膜市場(chǎng)需求迅速攀升,打破了鋰電池領(lǐng)域干法隔膜主導(dǎo)的市場(chǎng)格局。但隨著新能源補(bǔ)貼政策的調(diào)整及下游終端市場(chǎng)的需求變化,情況發(fā)生了改變。補(bǔ)貼退坡后,在降本的高壓之下,部分動(dòng)力電池企業(yè)在細(xì)分產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用的三元產(chǎn)品對(duì)于隔膜的需求開(kāi)始從濕法轉(zhuǎn)向干法,一些沿用進(jìn)口干法隔膜的動(dòng)力電池企業(yè)也轉(zhuǎn)向國(guó)產(chǎn) 。同時(shí),儲(chǔ)能市場(chǎng)的升溫以及 A00 級(jí)車(chē)型、電動(dòng)物流車(chē)、48V 微混系統(tǒng)、電動(dòng)網(wǎng)約車(chē)、電動(dòng)叉車(chē)等細(xì)分領(lǐng)域?qū)τ诹姿徼F鋰電池需求的明顯增多,也帶動(dòng)了干法隔膜的起量。
目前,在干法單拉隔膜領(lǐng)域,眾多企業(yè)表現(xiàn)出色。星源材質(zhì)作為行業(yè)佼佼者,率先量產(chǎn)新型涂層隔膜產(chǎn)品,納米纖維涂覆隔膜、聚酰亞胺涂覆隔膜、芳綸涂覆隔膜等新產(chǎn)品持續(xù)開(kāi)發(fā)更新 。2024 年隔膜實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷(xiāo)量 40.5/39.9 億平,還擬募資不超過(guò) 20 億元在常州建設(shè) “超級(jí)涂覆廠” 項(xiàng)目,計(jì)劃總投資 29.64 億元,建設(shè) 50 條高性能涂覆隔膜生產(chǎn)線(xiàn),并同時(shí)建設(shè) 8 條新一代干法隔膜生產(chǎn)線(xiàn),達(dá)產(chǎn)后將形成干法隔膜年產(chǎn)量 4 億㎡、涂覆隔膜年加工能力 10 億㎡ 。中興新材在深圳、東莞擁有兩大生產(chǎn)制造基地,正在武漢投資 35 億元建設(shè)新的研發(fā)生產(chǎn)基地,一期工程預(yù)計(jì)今年十月份投產(chǎn),到今年底干法單拉隔膜總產(chǎn)量將達(dá)到 5 億㎡,2017 年公司干法動(dòng)力隔膜銷(xiāo)量超過(guò) 1 億㎡,在國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰離子電池干法隔膜市場(chǎng)占有率領(lǐng)先,其干法單拉隔膜已大批量供應(yīng) CATL、比亞迪、力神等主流動(dòng)力鋰離子電池公司 。滄州明珠隔膜產(chǎn)品已投產(chǎn)的生產(chǎn)線(xiàn)年設(shè)計(jì)產(chǎn)能合計(jì)為 4.9 億平方米,在建產(chǎn)能包括年產(chǎn) 5 億平方米干法隔膜和年產(chǎn) 12 億平方米濕法隔膜項(xiàng)目,其干法隔膜生產(chǎn)工藝成熟,技術(shù)掌握較好,通過(guò)不斷提升設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,實(shí)際產(chǎn)銷(xiāo)能夠超出設(shè)計(jì)產(chǎn)量 。
從市場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)看,中國(guó)干法電池隔膜市場(chǎng)發(fā)展迅猛。2024 年,中國(guó)干法電池隔膜出貨量約達(dá) 61 億平方米,2020 - 2024 年出貨量的復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá) 57.2% 。2024 年全球干法電池隔膜市場(chǎng)集中度較高,前五大企業(yè)的出貨量合計(jì)約占全球總出貨量的 86.9%,其中星源材質(zhì)以約 25.6% 的市場(chǎng)占有率位居全球第一 。盡管當(dāng)前市場(chǎng)供需錯(cuò)配,整體處于供過(guò)于求局面,成本競(jìng)爭(zhēng)與價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈,自 2023 年起隔膜價(jià)格呈現(xiàn)下行趨勢(shì),但隨著行業(yè)內(nèi)企業(yè)達(dá)成價(jià)格自律、科學(xué)釋放產(chǎn)能、暫停擴(kuò)產(chǎn)、加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈合作等共識(shí),以及下游新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能行業(yè)的持續(xù)發(fā)展,干法單拉鋰離子隔膜生產(chǎn)線(xiàn)及相關(guān)產(chǎn)品有望在未來(lái)迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。
干法單拉鋰離子隔膜生產(chǎn)線(xiàn)憑借其獨(dú)特的工藝原理、性能優(yōu)勢(shì)以及市場(chǎng)需求的轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)了逆襲。在未來(lái),隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的逐步成熟,干法單拉鋰離子隔膜有望在鋰離子電池領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用,為新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供有力支持。