6月15日上午南开大学新能源材料化学研究所所长、博士生导师周震习惯性地自语道。  6月15日上午南开大学新能源材料化学研究所所长、博士生导师周震习惯性地自语道。

  
  从事新能源材料研究20多年看着日渐增加的新能源汽车周震欣喜之余仍存忧虑锂电池的基础材料研究我们与世界一流水平还有差距尤其高端电池隔膜材料仍旧依赖进口。
  在周震等业内专家看来作为新能源车的心脏国产锂离子电池(以下简称锂电池)目前跳得还不够稳。
  跨越太平洋的四国嬉戏
  去年全球动力电池销量前10的企业中中国企业就占了7席在市场份额上超越日本占有了世界第一位;展望到2020年我国在全球电池市场所占的份额将达七成以上;目前我国电池生产企业已超过了200家是全球拥有锂电池生产企业最多的国家然而这一串的数字并别国让业内人士觉得自大不少人接受采访时指出虽然我国已经形成了比较完善的动力电池产业链电池产业规模够大但是还远称不上强。

  
  在锂电池领域存在着一个跨越太平洋的四国嬉戏。从行业角度来看美国有比较强的研发设计能力目前仍旧引领锂电池原始创新、核心材料研发;日本作为电池材料制造大国生产规范严格能够最先制造出新的成品电池;我国和韩国作为第二梯队后续跟进周震解释说相较日、韩我国的低端锂电池产品更有优势重要是因为人工和原始材料相对优点但是在部分高端产品尤其是事关电池安全性的核心材料和制造工艺仍有较大的差距。

  
  据了解电池四大核心材料中正、负极材料、电解液都已实现了国产化唯独隔膜仍是短板。国产隔膜重要供应低端3c类电池市场高端隔膜目前照样大量依赖进口。核心专利缺乏隔膜等关键材料不给力不仅成了国产锂电池难以承受之痛也拖了国产锂电池企业走出去的后腿。
  天津力神电池一位负责人在接受科技日报记者采访时表示锂电池最前沿的三元材料核心专利掌握在美国3m公司和阿贡国家实验室的手中3m公司持有常规化学计量比的nmc材料的专利阿贡国家实验室拥有层状富锂材料专利。

  目前松下、三星、lg等主流厂商都要花钱购买有关专利授权。国内锂电池企业众多未来进入国际市场面对国际巨头竞争缺乏核心专利和材料技术是中国电池企业未来最大的隐忧和短板。该负责人表示。
  一层薄膜两重天
  采访中有电池材料专家告诉记者隔膜是锂电池的关键组件之一隔膜重要材质为多孔质的高分子膜包括聚乙烯及聚丙烯。锂电池用的隔膜对安全性、渗透性、孔隙度及厚度都有严苛的要求。
  在锂电池内部带有电荷的离子在正负极间流动穿梭才能形成电流而隔膜位于电池内部正负极之间既要防止正、负极斩钉截铁接触又要确保电解质离子顺利通行。周震形象地解释说电池电解液犹如河流锂离子好比河上行驶的小船隔膜是拦腰而建的大坝一个个隔膜孔就像是大坝上的闸门寻常情况下离子悠闲穿梭到达正负极完成充放电的循环。

  
  高端的隔膜一般附带有陶瓷材料如果电解液温度过高材料膨胀孔隙会像闸门一样关闭切断离子交流从而避免电池因温度过高而起火爆炸。周震介绍说隔膜是锂电材料中技术壁垒最高的一种材料其技术难点在于造孔的工程技术、基体材料以及制造设备。技术要求高价格自然也就贵差不多占到了电池总成本一成以上。
  目前世界上最好的锂电池隔膜材料出自旭化成和东燃化学两家日本公司而国内锂电池铝塑膜市场九成份额也被昭和电工等日本厂商垄断。

  天津力神公司的工程师告诉记者与日本相比我国的高端隔膜差距隐晦。国产隔膜产品一致性不高存在孔隙率不达标厚度、孔隙分布以及孔径分布不均等问题。
  隔膜的品质斩钉截铁影响电池容量、充放电循环寿命、阻燃止爆安全性能等指标。业内人士感慨:一层隔膜两重天迈过去就是晴天!
  国产隔膜急需突破
  目前锂电池隔膜制造工艺重要分湿法和干法。

  记者采访中了解到我国在干法工艺上已迈入了世界第一方阵但在湿法隔膜领域国内企业虽掌握方法但整体仍难以与外国巨头抗衡此外核心生产设备也重要依赖进口。
  数据展现2017年国内锂电市场规模达到了1130亿元左右其中动力锂电池规模大约600亿元。而国家工信部印发的《节能与新能源汽车产业发展规划(年)》也展现到2020年我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆/年。

  有电池行业协会据此估算我国未来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。
  锂电池发展要想不受制于人隔膜等高端材料妄作胡为回避!天津巴莫股份有限公司总经理吴孟涛认为如此强壮的市场需求完全依赖外国厂商不仅不现实也将是国产动力锂电池最大隐忧。
  高端隔膜技术具有相当高的门槛不仅要投入巨额的资金还需要有强壮的研发和生产团队、纯熟的工艺技术和高水平的生产线。

  对于湿法制造工艺来说树脂材料与添加剂的挤出混合过程以及拉伸过程是两大核心难点。周震认为国内隔膜企业要想有更大的作为必须要在基础材料表面处理工艺、胶粘剂配方工艺、产品冲压拉伸等涉及材料、设备和工艺控制等三大领域补课此外在隔膜产业链力争包括国产涂布机等在内核心生产装备也需要迎头赶上尽快实现国产化更大突破。
  好比登山离山顶越近成功登顶的希望就越大而这时需要支付的努力也多!周震说道。

  (孙玉松)
  (来源:科技日报)