第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

從2005年開始，中國科學(xué)院化學(xué) 研究 所與新時(shí)科技公司合作重新開展干法雙向拉伸工藝的中試 研究 。根據(jù)中試工作取得的經(jīng)驗(yàn)，于2007年11月成功建成并投產(chǎn)了一條年產(chǎn)聚丙烯微孔膜600萬ｍ２的生產(chǎn)線。用此工藝生產(chǎn)的聚丙烯微孔膜具有不同于以上工藝制得隔膜的微孔結(jié)構(gòu)。通過國內(nèi)30多家電池廠在鋰離子電池上進(jìn)行評價(jià)，產(chǎn)品基本性能已經(jīng)完全滿足鋰離子電池隔膜的質(zhì)量指標(biāo)要求，市場反應(yīng)積極，2008年2月份開始已經(jīng)有產(chǎn)品在市場上銷售。目前公司正通過建立、健全企業(yè)管理制度，完善質(zhì)量管理體系進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量水平。同時(shí)采用干法雙向拉伸工藝的還有河南新鄉(xiāng)一家公司，于2004年進(jìn)行中試及生產(chǎn)，2005年底開始有產(chǎn)品在市場上銷售。同期開始籌備新的生產(chǎn)線，于2007年正式投產(chǎn)，現(xiàn)有年生產(chǎn)能力約為1500萬ｍ２。該公司大部分產(chǎn)品滿足國內(nèi)低、中端市場需求，少部分產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足高端市場的質(zhì)量要求。

聚烯烴微孔膜的制造方法主要分為干法和濕法兩種，可以通過不同的工藝條件來控制膜厚、孔徑、孔隙率等參數(shù)，來滿足各種應(yīng)用的需要。

實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是單軸拉伸技術(shù)。Fisher等發(fā)現(xiàn)相對于單軸拉伸技術(shù)，采用雙軸拉伸可以獲得更好的滲透性和機(jī)械性能[。XuM等通過采用干法雙軸拉伸高含量β晶形PP材料制備了亞微米級孔徑的聚丙烯隔膜，相對于單軸拉伸法獲得的微孔更接近圓形，平均孔徑約為0.05μm，而且分布均勻，平均孔隙率為30％-40％。

多層復(fù)合隔膜結(jié)合了PE和PP的優(yōu)點(diǎn)，Celgard公司生產(chǎn)的PP/PE/PP三層隔膜，具有更好的機(jī)械強(qiáng)度，PE夾在兩層PP之間可以起到熔斷保險(xiǎn)絲的作用，為電池提供了更好的安全保護(hù)。Zeng等用真空噴涂技術(shù)，在隔膜表面噴上一層約4-8μm厚的鋰膜，有效地補(bǔ)償了極片與電解液反應(yīng)造成的不可逆能量損失，提高了電池的效率。

此外，由于聚烯烴大分子鏈的存在，使隔膜的表面具有低的表面能，因此對電解質(zhì)親和性較差。針對這一缺點(diǎn)，可以通過在聚乙烯、聚丙烯微孔膜的表面接枝親水性單體或改變電解質(zhì)中的有機(jī)溶劑等方法來改善。Cineste等在Celgard2505單層PP膜的表面通過輻射接枝技術(shù)嫁接了二甲基丙烯酸二乙二醇酯和極性丙烯酸單體，并 研究 了不同接枝率對電池性能的影響。Ko等也 研究 了采用嫁接了甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)單層PE為隔膜的鋰離子電池的性能，發(fā)現(xiàn)采用了PE-g-GMA隔膜后鋰離子電池的循環(huán)性能得到了較大幅度的提高。這是因?yàn)楦裟そ又螅郝屎捅Ｒ盒缘玫搅颂岣?。顏廣炅等以現(xiàn)有的強(qiáng)度較高的液態(tài)鋰離子電池用三層復(fù)合微孔隔膜作為基體進(jìn)行表面處理，在表面形成一層改性膜，改性膜材料與聚合物正負(fù)極材料兼容并能復(fù)合成一體，使該膜在具有較高強(qiáng)度的前提下，降低了隔膜的厚度。程琥等通過在Celgard2400單層PP膜的表面涂覆摻有納米二氧化硅的聚氧乙烯(PEO)，改進(jìn)了隔膜的潤濕性能，提高了隔膜的循環(huán)性能。2005年，中科院廣州化學(xué)公司 研究 開發(fā)的聚烯烴微孔隔膜制備技術(shù)目前已落戶山東，雙方合作共同打造我國首個(gè)手機(jī)用鋰離子電池聚烯烴微孔隔膜生產(chǎn)企業(yè)。通過優(yōu)化工藝條件及技術(shù)，獲得了符合鋰離子電池要求的隔膜結(jié)構(gòu)與性能，解決了聚合物膠體電解質(zhì)的工藝配方及與隔膜的復(fù)合技術(shù)問題，已獲授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

1、相分離法的制造流程

2、延伸法的制造流程

3、鋰離子電池隔膜的制備工藝

鋰離子電池隔膜的制備工藝可以廣義地分為干法和濕法兩種。兩種方法都包括至少一個(gè)取向步驟——使隔膜產(chǎn)生孔隙并且/或者增大其抗拉強(qiáng)度。干法的過程是：熔化聚烯烴樹脂并擠壓鋪成薄膜，退火處理以增加片狀晶區(qū)的尺寸和數(shù)量，然后經(jīng)精確的機(jī)械拉伸形成緊密排列的微孔。Celgard和UBE公司用這種方法生產(chǎn)PE和PP隔膜。濕法工藝是以烴類液體或低分子量的物質(zhì)與聚烯烴樹脂混合，加熱溶化混合物并把熔體鋪在薄片上，再以縱向或雙軸向?qū)Ρ∑鋈∠蛱幚?，最后用易揮發(fā)的溶劑提取液體。Asahi、Tonen、Mitsui Chemicals、Polypore/Membrana和Entek用濕法生產(chǎn)電池隔膜。通過調(diào)節(jié)混合溶液的組成，或在凝膠化、固化過程中蒸發(fā)/減少溶劑，可以改變薄膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。這種方法生產(chǎn)的超高分子量PE膜有良好的機(jī)械性能。

第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

相對于各種隔膜在小型鋰電池中的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外新興的大型鋰離子動(dòng)力電池各廠家都在尋求與自己生產(chǎn)工藝相匹配的質(zhì)優(yōu)隔膜，應(yīng)用在混合動(dòng)力車以及電動(dòng)汽車等大型且相對功率較高的電源中，而目前市售隔膜的功率和安全性能不能很好的兼顧。未來的幾年內(nèi)高功率電池市場將迅速膨脹，相對于正負(fù)極材料，與高功率鋰離子電池相匹配的隔膜技術(shù)已經(jīng)成為暫時(shí)的瓶頸，這就對全球各鋰電隔膜供應(yīng)商及各動(dòng)力電池企業(yè)的自主研發(fā)提出更高的技術(shù)要求，是嚴(yán)峻的考驗(yàn)也是碩大的機(jī)會(huì)。

美國埃克森美孚化工（Exxon Mobil Chemical Company）集團(tuán)的東燃化學(xué)在08年5月份的AABC-07上展出了專門面向混合動(dòng)力車以及電動(dòng)汽車等的鋰離子充電電池隔膜，針對車用鋰離子電池，其最大特點(diǎn)是在190℃時(shí)也不會(huì)發(fā)生熔化（目前市場上聚烯烴產(chǎn)品熔化溫度為140℃～160℃）。由于大型動(dòng)力交通工具所用電池放電時(shí)功率大、發(fā)熱量大，所以具有高熔點(diǎn)這一特點(diǎn)在提高車用電池安全性能方面非常重要。德國德固賽公司的新型產(chǎn)品—Separion隔膜占據(jù)了一定先機(jī)，其制備方法是在纖維素?zé)o紡布上復(fù)合Al2O3（或其它無機(jī)物）。其特性是在200℃下不發(fā)生收縮和熔融現(xiàn)象，具有較高的熱穩(wěn)定性，可提高動(dòng)力電池的安全性。目前新出現(xiàn)的靜電紡絲法制備納米纖維膜是 研究 熱點(diǎn)，它的 研究 將開辟鋰電池隔膜乃至膜材料 研究 的新途徑。中科院理化技術(shù) 研究 所研制的納米纖維形成的網(wǎng)狀膜具有較高的孔隙率（30%~75%），較好的熱穩(wěn)定性，且有很好的機(jī)械性能，是理想的鋰電池隔膜材料。

為了制備高孔隙率的隔膜材料，有人提出用高能離子轟擊給隔膜打孔的辦法，但是這種方法的實(shí)際應(yīng)用效果及規(guī)模生產(chǎn)的可行性有待證明。

目前有很多 研究 致力于提高聚合物電解質(zhì)鋰離子電池的離子電導(dǎo)率，如微孔聚合物電解質(zhì)、無機(jī)納米顆粒摻雜的微孔聚合物復(fù)合電解質(zhì)，具體的例子：P(VDF-co-HFP)-ZrO2體系，可以使室溫電導(dǎo)率達(dá)到液態(tài)電解質(zhì)的水平。

第四節(jié) 鋰離子電池隔膜市場現(xiàn)狀 分析 及預(yù)測

可充電鋰離子二次電池具有高比能量、長循環(huán)壽命、無記憶效應(yīng)的特性，又具有安全、可靠且能快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，因而成為近年來新型電源技術(shù) 研究 的熱點(diǎn)。由于鋰離子電池是綠色環(huán)保型無污染的二次電池，符合當(dāng)今各國能源環(huán)保方面大的發(fā)展需求，在各行各業(yè)的使用量正在迅速增加。目前二次鋰離子電池除廣泛用于日常熟知的手機(jī)、筆記本電腦以及MP3等數(shù)碼電子產(chǎn)品外，近年在電動(dòng)車、電動(dòng)自行車等一些大功率電池方面也已經(jīng)開始使用。從2001年起，全球鋰離子電池產(chǎn)量以每年40％的速度在迅速遞增。目前包括中國大陸、香港、中國臺灣地區(qū)在內(nèi)，中國鋰電池產(chǎn)量為全球最大規(guī)模。在全球鋰電池總產(chǎn)量中，中國大陸占16.9％，中國臺灣地區(qū)占6.9％。2006年我國的鋰充電電池產(chǎn)量為9.5億個(gè)。預(yù)計(jì)幾乎所有廠商都將在今后四年內(nèi)把產(chǎn)量最多提高50％。

通常的鋰離子二次電池由正/負(fù)極材料、電解液、隔膜以及電池外殼包裝材料組成。隔膜是液態(tài)鋰離子二次電池的重要組成部分，在電池中起著防止正/負(fù)極短路，同時(shí)在充放電過程中提供離子運(yùn)輸電通道的作用，其性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。鋰離子電池隔膜的材料主要有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）單層微孔膜，以及由PP和PE復(fù)合的多層微孔膜。目前，世界上只有日本、美國等少數(shù)幾個(gè)國家擁有鋰離子電池聚合物隔膜的生產(chǎn)技術(shù)和相應(yīng)的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)。我國在鋰離子電池隔膜的 研究 與開發(fā)方面起步較晚，鋰離子電池隔膜主要仍然依賴進(jìn)口，導(dǎo)致市場價(jià)格高居不下，隔膜的平均價(jià)格在8～15元/m2，其成本占到了整個(gè)電池成本的約1/3。按照電池產(chǎn)量10億只估計(jì)，每年隔膜的消耗量在3億～5億ｍ２之間，市場價(jià)值在10～15億元。目前國內(nèi)隔膜市場80％以上被美、日進(jìn)口產(chǎn)品占領(lǐng)，國產(chǎn)隔膜主要在中、低端市場使用。所以實(shí)現(xiàn)隔膜的國產(chǎn)化，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的國產(chǎn)化隔膜，一方面有望能夠降低整個(gè)隔膜的市場價(jià)格，同時(shí)還能為國家節(jié)省大量外匯，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

第五節(jié) 鋰離子電池隔膜產(chǎn)品產(chǎn)值 分析 及預(yù)測

隨著鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)市場上的國產(chǎn)鋰電池用隔膜已經(jīng)漸漸走進(jìn)鋰電圈，以河南新鄉(xiāng)格瑞恩和中科科技、佛山金輝高科、臺灣高銀等為代表的國內(nèi)鋰離子電池隔膜廠家迅速成長成來，其產(chǎn)品與進(jìn)口隔膜相比，價(jià)格只有進(jìn)口隔膜的1/3~1/2，采貨周期也相對短些，但國產(chǎn)隔膜的厚度、強(qiáng)度、孔吸率不能得到整體兼顧，且量產(chǎn)批次穩(wěn)定性較差，國內(nèi)絕大多數(shù)鋰電廠家都選用進(jìn)口隔膜。因此 研究 開發(fā)低成本、制作工藝簡單、孔徑尺寸適當(dāng)、空隙率高、機(jī)械強(qiáng)度能滿足要求的微孔聚合物隔膜對于提高電池性能和降低電池成本具有重要的實(shí)際意義。

第六節(jié) 鋰離子電池隔膜市場需求 分析 及預(yù)測

2002—2010年鋰離子電池隔膜市場需求 分析 及預(yù)測表

                                                                                                         單位：千萬平米



2002—2010年鋰離子電池隔膜市場需求 分析 及預(yù)測圖

                                                                                                                  單位：千萬平米

隨著鋰離子電池應(yīng)用的不斷推廣，未來對鋰離子電池隔膜的需求還會(huì)不斷增加，但增速在08年后趨于平穩(wěn)。

第七節(jié) 鋰離子電池隔膜消費(fèi)狀況 分析 及預(yù)測

2002—2010年鋰離子電池隔膜消費(fèi)額 分析 及預(yù)測表

                                                                                                        單位：千萬元



2002—2010年鋰離子電池隔膜消費(fèi)額 分析 及預(yù)測圖

                                                                                                               單位：千萬元

鋰離子電池隔膜由于鋰離子電池價(jià)格在不斷的下降，消費(fèi)額變化呈現(xiàn)不確定趨勢。增長速度在不斷下降，但整體呈上升趨勢。

第八節(jié) 鋰離子電池隔膜價(jià)格趨勢 分析

現(xiàn)在國內(nèi)3種類型的聚烯烴隔膜均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了市場化，并且產(chǎn)能在逐步擴(kuò)大，產(chǎn)品的質(zhì)量也在不斷提升。

目前國產(chǎn)隔膜在低、中端市場已經(jīng)大部分替代了進(jìn)口產(chǎn)品，少量產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入高端市場，市場價(jià)格隨著國產(chǎn)隔膜的問世已經(jīng)有所降低，由2003年的15～20元/m2降低到2008年的8～15元/m2。

今后預(yù)計(jì)會(huì)以每年15%左右的速度上漲。導(dǎo)致鋰離子電池隔膜的價(jià)格也會(huì)以近5%的速度遞增。市場預(yù)測是鋰離子電池產(chǎn)量的增長以12%計(jì)，隔膜的出廠價(jià)以5%的幅度遞增。

第九節(jié) 鋰離子電池隔膜進(jìn)出口量值 分析

中國鋰離子電池生產(chǎn)所需的隔膜材料主要依靠進(jìn)口。2007年耗用外匯超過1.8億美元（價(jià)格以每平方米2.8美元計(jì)），每年進(jìn)口鋰離子電池隔膜在6080萬平方米，并以12%的速度遞增。

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