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关键词锂离子、蓄电池、动力蓄电池、蓄电池隔膜动力蓄电池隔膜掣肘我国新能源汽车发展在锂离子蓄电池主要原材料中,除正极材料、负极材料以及电解质溶液外,隔膜是非常关键的内层组件,也是锂离子蓄电材料中技术含量最高的高附加值材料隔膜的性能优劣,直接影响蓄电池的容量、循环寿命及安全性能等特性同时,隔膜的成本约占整个锂离子蓄电池成本的20%~30% 隔膜的主要作用是将蓄电池的正、负极分隔开来,防止正负极接触而短路,此外膈膜还具有能使电解质离子通过的功能 锂离子蓄电池隔膜材料主要有聚烯烃类、高分子材料、无机材料等根据原材料特点及__方法不同,可将锂离子蓄电池隔膜分成聚烯烃隔膜、聚合物隔膜、陶瓷隔膜、纤维隔膜等目前市场化的聚烯烃隔膜主要以聚乙烯、聚丙烯为主,包括单层聚乙烯PE、单层聚丙烯PP以及三层PP/PE/PP的复合膜 聚烯烃隔膜的生产工艺分干法和湿法两大类湿法又称相分离法或热致相分离法,将高沸点的烃类液体或低分子量的物质与聚烯烃树脂混合,加热溶化混合物并把熔体铺在薄片上,然后将发生相分离,再以纵向或双轴向对薄片做取向处理,最后用易挥发的溶剂提取液体可制备出相互贯通的微孔膜材料,适用的材料广 干法可细分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法,制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,在高退火获得高结晶度的取向薄膜这种薄膜先在低温下进行拉伸形成微缺陷,然后在高温下使缺陷拉开,形成微孔该工艺经过几十年的发展在美国、__已经非常成熟 干法双向拉伸工艺是中国科学院化学研究所在20世纪_______出的具有自主知识产权的工艺CN1062357通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂,利用聚丙烯不同相态间密度的差异,在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔,用于生产单层PP膜国内格瑞恩新能源材料股份有限公司、桂林新时代科技有限公司均与中科院合作采用干法双向拉伸工艺 静电纺织技术是一种有效、实用的纳米纤维的制备工艺研究发现,由于孔隙率高、比表__大,纳米纤维膜对锂离子蓄电池电解液的吸收能力特别强,有利于提高隔膜的锂离子导电率、降低蓄电池的内阻、适合大电流放电,对提高锂离子蓄电池特别是动力锂离子蓄电池的性能很有帮助最近,中国科学院理化技术研究所在多针喷头静电纺织技术在纳米纤维锂离子蓄电池隔膜制备中取得了突破性进展 为了应用于大型蓄电池,隔膜安全性研究正在开展之中鉴于聚乙烯PE和聚丙烯PP等微多孔性膜的耐热性差__索尼能源设备公司正在__具有高性能陶瓷层的锂离子充电蓄电池用隔膜,通过在此前的隔膜——聚烯烃Polyolefin的微多孔膜两面形成厚度2~5μm的金属氧化物陶瓷层,可防止大电流通过引起的内部短路 2009年,韩国原子能研究院KAERI发布消息称,其研究人员已经__出了一种用于锂离子蓄电池隔膜的新材料,能够抵御较高的温度和大力量的撞击KAERI__出的新型隔膜由聚乙烯、纳米化矾土和氟化树脂混合而成,并经过了辐照处理,可以有效弥补现有锂离子蓄电池的缺陷据称,使用该混合物隔膜可以在150℃的高温以及相当大力度的外部撞击下保持其绝缘性根据用途不同,车用锂离子蓄电池分为混合动力汽车HEV用的高功率蓄电池和纯电动汽车EV用的高能量型蓄电池,高功率蓄电池对隔膜的离子透过性要求更高,而高能量型蓄电池更侧重于隔膜的安全性能 据了解,车用锂离子蓄电池一个蓄电池模块通常需要几十个单体电池进行串联或并联,同时单体电池容量和体积都很大,容量为几十到上百Ah,以日产LEAF纯电动汽车为例,锂离子蓄电池的能量为24kWh,是标准__电池的12000倍;加上锂离子蓄电池具有潜在的__危险,这就要求隔膜具有更高的强度、保液能力及熔化温度现在车用锂离子蓄电池隔膜主要采用厚度为32μm、40μm甚至更厚的单层PP隔膜 由于车用锂离子蓄电池对隔膜的一致性要求极高除了厚度、面密度、力学性能这些基本要求之外,对隔膜微孔的尺寸和分布的均一性也有很高的要求另外,隔膜材料生产技术难度高,产业化需要的投资额大,项目周期也较长,投资风险较大在国际上,车用锂离子蓄电池隔膜的发展也比较缓慢而在中国,隔膜生产企业数量很少,主要集中在中、低端小型锂离子蓄电池领域且就国内现有的隔膜生产技术,隔膜的厚度、强度、孔隙率不能得到整体兼顾,量产批次稳定性较差,不适用于对一致性和均一性要求极高的车用锂离子蓄电池隔膜,正规新能源汽车生产厂家基本不使用国产隔膜 ___副部长__在最近举办的北大光华新年__的公__言中谈到,动力蓄电池最大的问题是占30%左右成本的隔膜,这种隔膜我国一家企业都做不了,而且生产这种隔膜的技术和装备,都列入了西方___限制出口的清单,所以现在中国想买相关设备、技术、工艺时,还没有人卖如果到2015年我国将形成100万辆电动汽车的规模,则锂离子蓄电池隔膜需求为15亿m2综上所述,隔膜的短板将成为掣肘我国新能源汽车发展的问题之一。