“鋰電池”,是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極資料、運(yùn)用非水電解質(zhì)溶液的電池。

1912 年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis 提議并探討。20 世紀(jì)70 年代時(shí),M. S.Whittingham 提議并最初探討鋰離子電池。鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,而且是可行充電的�？沙潆婋姵氐牡谖宕�產(chǎn)物鋰金屬電池在1996 年誕生,其平安性、比容量、自放電率和功能價(jià)值比均優(yōu)于鋰離子電池。源于其本身的高技藝請(qǐng)求節(jié)制,此刻唯有少數(shù)幾個(gè)國(guó)度的企業(yè)在制造這類鋰金屬電池。因而,咱們這邊最重要的討論的是鋰離子電池。

鋰離子電池資產(chǎn)

新燃料車(chē)子成為鋰電池要求增添的支撐點(diǎn)

依據(jù)華夏車(chē)子產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù),2017 年1-4 月,新燃料車(chē)子制造95856 輛,同比增添1.4%;出售90402 輛,同比下調(diào)0.2%。此中純電動(dòng)車(chē)子產(chǎn)量銷(xiāo)量78351 輛和72895 輛,同比增添11%和9.7%;插電式混合能源車(chē)子產(chǎn)量銷(xiāo)量17504 輛和17507 輛,同比下調(diào)26.8%和27.4%。盡管新燃料車(chē)子產(chǎn)量銷(xiāo)量量增速放慢,可是純電動(dòng)車(chē)子產(chǎn)量銷(xiāo)量量仍維持較迅速度增添。

隨著新燃料車(chē)子產(chǎn)量銷(xiāo)量量爆發(fā)式增添,新燃料車(chē)子在我們國(guó)家車(chē)子產(chǎn)量占比不停提高。2016 年,新燃料車(chē)子產(chǎn)量占車(chē)子總產(chǎn)量的比重為1.79%;新燃料車(chē)子銷(xiāo)售數(shù)量占車(chē)子總銷(xiāo)售數(shù)量的比重為1.81%。2017 年1-4 月,新燃料車(chē)子產(chǎn)量占車(chē)子總產(chǎn)量的比重為1.03%;新燃料車(chē)子銷(xiāo)售數(shù)量占車(chē)子總銷(xiāo)售數(shù)量的比重為0.99%。

我們國(guó)家新燃料車(chē)子產(chǎn)量銷(xiāo)量量爆發(fā)式增添(萬(wàn)輛)

我們國(guó)家車(chē)子產(chǎn)量銷(xiāo)量量中新燃料車(chē)子占比不停提高

從利用范疇來(lái)看,鋰離子電池下游要求最重要的是3C 花費(fèi)電子范疇、能源電池、產(chǎn)業(yè)及儲(chǔ)能。日前,3C 花費(fèi)電子范疇還是鋰電池的第一大要求末端,只是隨著新燃料車(chē)子產(chǎn)量的迅速增添,刺激了對(duì)能源電池的要求,成為鋰電池要求增添的最最重要的的支撐點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)算,2011 年我們國(guó)家電動(dòng)車(chē)子對(duì)鋰離子電池的要求量為176.7 萬(wàn)Kwh,占全個(gè)鋰電池市場(chǎng)總要求的比例僅為6.6%;2015 年要求量迅速增添到1503.09 萬(wàn)Kwh,5 年增添了8 倍多,市場(chǎng)份額也迅速增添到19%左右,成為僅次于3C 鋰離子電池第二大細(xì)分市場(chǎng)。

鋰離子電池里面組件本錢(qián)構(gòu)造圖

隔膜:技藝壁壘最高,中高檔供不應(yīng)求

隔膜是打算鋰離子電池功能、平安性和本錢(qián)的要緊部分。鋰離子電池的放電原理是正極資料中的鋰離子Li+脫嵌,經(jīng)過(guò)電解液搬動(dòng)到負(fù)極中,電子則經(jīng)過(guò)外電路從正極搬動(dòng)到負(fù)極中造成電流。正負(fù)極資料一朝產(chǎn)生接近就會(huì)導(dǎo)致電池產(chǎn)生短路,甚而產(chǎn)生燃燒和爆炸。而隔膜作為一個(gè)絕緣資料,其最重要的效用在于防止正負(fù)極資料接近導(dǎo)致短路,成為保證電池平安的最要緊部分之一。隔膜能夠浸潤(rùn)在電解液中,況且外表上有大批應(yīng)允鋰離子經(jīng)過(guò)的微孔。資料、厚度和微孔數(shù)量等特性都會(huì)作用鋰離子穿過(guò)隔膜的速度,繼而作用到電池的放電倍率、重復(fù)生命等功能。在四大鋰離子電池資料中,隔膜的本錢(qián)占比僅次于正極資料,約為10%-15%,在少許高檔電池中,隔膜本錢(qián)占比甚而超越20%,最重要的原因在于:四大鋰離子電池資料中,隔膜技藝壁壘最高,毛利率最高。

鋰離子電池隔膜功能和技藝請(qǐng)求

干法和濕法是鋰電池隔膜的最重要的制造工藝,但濕法膜涂覆將是大趨向鋰電池隔膜的制造工藝包括濕法工藝和干法工藝,同一時(shí)間干法工藝又可分為單向延伸工藝和雙向延伸工藝。

濕法工藝將液態(tài)烴或少許小分子物質(zhì)與聚烯烴樹(shù)脂混合,加熱熔融后,造成勻稱的混合物,接下來(lái)降溫發(fā)展相分離,壓制得膜片,再將膜片加熱至挨近熔點(diǎn)溫度,發(fā)展雙向延伸使分子鏈取向,最終保溫必定時(shí)間,用易揮發(fā)物質(zhì)洗脫殘留的溶劑,可制備出相互貫穿的微孔膜資料。日本旭化成、日本東燃、韓國(guó)SK 等均采納此工藝。

干法可細(xì)分為單向延伸工藝和雙向延伸工藝。干法單向延伸工藝是經(jīng)過(guò)制造硬彈性纖維的方法,制備出低結(jié)晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,再高溫退火得到高結(jié)晶度的取向薄膜。這類薄膜先在低溫下發(fā)展延伸造成微缺陷,接下來(lái)在高溫下使缺陷拉開(kāi),造成微孔。美國(guó)celgard、日本宇部興產(chǎn)等采納此工藝。干法雙向延伸工藝是華夏科學(xué)院化學(xué)探討所在20 世紀(jì)90 年代初開(kāi)發(fā)出的具備自助常識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝。經(jīng)過(guò)在聚丙烯中加入具備成核效用的β晶型改良劑,應(yīng)用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異,在延伸進(jìn)程中產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)形狀改變成微孔,用于制造單層PP 膜。日前華夏三分之一以上產(chǎn)能運(yùn)用干法雙拉工藝,產(chǎn)物在中低端市場(chǎng)占據(jù)較大比重。

鋰離子電池隔膜干法和濕法兩種制造工藝相比

電動(dòng)車(chē)子運(yùn)用環(huán)境相對(duì)嚴(yán)苛,對(duì)平安性請(qǐng)求較高,須要運(yùn)用厚膜,濕法工藝制作的隔膜較薄,簡(jiǎn)單擊穿導(dǎo)致電池短路,而干法工藝制作的隔膜厚度平常在20-40um,且熔點(diǎn)高,具備較強(qiáng)的平安性,因而最重要的運(yùn)用干法隔膜。干法雙拉工藝源于隔膜孔徑分布不勻稱,穩(wěn)固性較差,因而電動(dòng)車(chē)子最重要的采納干法單拉工藝的隔膜。另外,干法隔膜制作本錢(qián)要比濕法工藝低,能源和儲(chǔ)能范疇運(yùn)用的電池須要運(yùn)用大批隔膜,關(guān)于本錢(qián)更感性,因而干法隔膜最符合能源和儲(chǔ)能電池運(yùn)用。便攜式電池關(guān)于本錢(qián)相對(duì)不感性,更注重能量密度,干法隔膜厚度太高會(huì)導(dǎo)致電池能量密度低,而濕法隔膜厚度可行低至9um。從本錢(qián)和技藝兩個(gè)維度考慮,干法短期將主導(dǎo)國(guó)家內(nèi)部能源隔膜市場(chǎng),但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,濕法工藝是往后技藝的演變方向。

功能相比上看,濕法涂覆膜未來(lái)將是大趨向。就日前的技藝工藝進(jìn)行概況看,陶瓷涂覆工藝是提高隔膜素質(zhì)的一個(gè)有用形式。涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF 等粘黏劑或陶瓷氧化鋁。這樣帶來(lái)的干脆效用是提升隔膜耐熱收縮性,防止隔膜收縮形成大面積短路;防止電池中的某些熱失控點(diǎn)擴(kuò)大造成全體熱失控。而在保證隔膜力學(xué)功能以及電化學(xué)功能的根基之上,能盡可能的下降隔膜的厚度,下降隔膜的內(nèi)阻提升電池的空間容量和倍率功能。

隨著我們國(guó)家鋰離子電池市場(chǎng)容量的迅速增添,刺激了對(duì)鋰電池隔膜的要求。據(jù)統(tǒng)算,2009 年我們國(guó)家國(guó)家內(nèi)部鋰電池市場(chǎng)鋰電隔膜要求量為1.35 億平方米,而到了2015 年要求量達(dá)到了6.20 億平方米,同比增添35.96%,2009 年至2015 年,復(fù)合增添率達(dá)到了28.93%。華夏名義產(chǎn)能過(guò)剩,高檔產(chǎn)物依賴進(jìn)口。日前華夏隔膜市場(chǎng)產(chǎn)能過(guò)剩,2015 年底國(guó)產(chǎn)隔膜總產(chǎn)能已達(dá)有用產(chǎn)能曾經(jīng)達(dá)到15 億平方米,產(chǎn)能遠(yuǎn)超要求量。此外,國(guó)產(chǎn)隔膜超越1/3 采納干法雙拉工藝,產(chǎn)物層次和售價(jià)較輕,沒(méi)有辦法利用于能源電池范疇。名義產(chǎn)能慘重過(guò)剩,可是中高檔產(chǎn)物依舊依賴進(jìn)口。