在锂离子电池的关键组件中,锂电隔膜的作用举足轻重,它不仅能隔开锂电池的正、负极,防止正、负极接触形成短路,还能让锂离子通过,形成充放电回路,其性能直接影响着电池的容量、循环能力以及安全性能等特性。而锂电隔膜的制备工艺主要分为干法和湿法,其中干法单拉工艺近年来实现了逆袭,在市场中占据了重要地位,那么它的秘密武器究竟是什么呢?
锂电隔膜制备工艺中的微孔制备是核心,根据微孔制备的机理,主要分为干法工艺和湿法工艺。干法工艺又包括干法单向拉伸(干法单拉)和干法双向拉伸(干法双拉)。干法单拉工艺原理独特,它使用流动性好且分子量低的聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)聚合物,利用硬弹性纤维的制造原理,先制备出高取向度、低结晶的聚烯烃铸片,经过低温拉伸形成银纹等微缺陷后,再采用高温退火使缺陷拉开,从而获得孔径均一、单轴取向的微孔薄膜 。整个工艺流程涵盖投料、流延、热处理、拉伸、分切等步骤,每一步都对最终产品的性能有着关键影响。
在性能方面,干法单拉隔膜具有诸多优势。它热稳定性好,在高温环境下能保持稳定的结构和性能,有效防止电池因高温而出现安全问题;抗氧化性强,可延长电池的使用寿命;生产工艺的环境污染小,符合环保要求;产品具有较强的性价比优势,在成本控制上表现出色 。不过,受工艺原理影响,干法单拉隔膜也存在一些不足,例如横向拉伸强度较低,在厚度指标的降低上需要隔膜厂商投入更多的技术和工艺积累,对隔膜厂商的整体技术创新及工艺控制要求较高。
曾经,在高能量密度指向性下,由于湿法制备的微孔隔膜更轻薄,“湿法 + 涂覆” 隔膜被认为更适合制造高能量密度的三元电池,湿法隔膜市场需求迅速攀升,打破了锂电池领域干法隔膜主导的市场格局。但随着新能源补贴政策的调整及下游终端市场的需求变化,情况发生了改变。补贴退坡后,在降本的高压之下,部分动力电池企业在细分产品领域应用的三元产品对于隔膜的需求开始从湿法转向干法,一些沿用进口干法隔膜的动力电池企业也转向国产 。同时,储能市场的升温以及 A00 级车型、电动物流车、48V 微混系统、电动网约车、电动叉车等细分领域对于磷酸铁锂电池需求的明显增多,也带动了干法隔膜的起量。
目前,在干法单拉隔膜领域,众多企业表现出色。星源材质作为行业佼佼者,率先量产新型涂层隔膜产品,纳米纤维涂覆隔膜、聚酰亚胺涂覆隔膜、芳纶涂覆隔膜等新产品持续开发更新 。2024 年隔膜实现产销量 40.5/39.9 亿平,还拟募资不超过 20 亿元在常州建设 “超级涂覆厂” 项目,计划总投资 29.64 亿元,建设 50 条高性能涂覆隔膜生产线,并同时建设 8 条新一代干法隔膜生产线,达产后将形成干法隔膜年产量 4 亿㎡、涂覆隔膜年加工能力 10 亿㎡ 。中兴新材在深圳、东莞拥有两大生产制造基地,正在武汉投资 35 亿元建设新的研发生产基地,一期工程预计今年十月份投产,到今年底干法单拉隔膜总产量将达到 5 亿㎡,2017 年公司干法动力隔膜销量超过 1 亿㎡,在国内动力锂离子电池干法隔膜市场占有率领先,其干法单拉隔膜已大批量供应 CATL、比亚迪、力神等主流动力锂离子电池公司 。沧州明珠隔膜产品已投产的生产线年设计产能合计为 4.9 亿平方米,在建产能包括年产 5 亿平方米干法隔膜和年产 12 亿平方米湿法隔膜项目,其干法隔膜生产工艺成熟,技术掌握较好,通过不断提升设备的运转效率,实际产销能够超出设计产量 。
从市场数据来看,中国干法电池隔膜市场发展迅猛。2024 年,中国干法电池隔膜出货量约达 61 亿平方米,2020 - 2024 年出货量的复合年增长率高达 57.2% 。2024 年全球干法电池隔膜市场集中度较高,前五大企业的出货量合计约占全球总出货量的 86.9%,其中星源材质以约 25.6% 的市场占有率位居全球第一 。尽管当前市场供需错配,整体处于供过于求局面,成本竞争与价格竞争激烈,自 2023 年起隔膜价格呈现下行趋势,但随着行业内企业达成价格自律、科学释放产能、暂停扩产、加强产业链合作等共识,以及下游新能源汽车和储能行业的持续发展,干法单拉锂离子隔膜生产线及相关产品有望在未来迎来新的发展机遇。
干法单拉锂离子隔膜生产线凭借其独特的工艺原理、性能优势以及市场需求的转变实现了逆袭。在未来,随着技术的不断进步和市场的逐步成熟,干法单拉锂离子隔膜有望在锂离子电池领域发挥更加重要的作用,为新能源产业的发展提供有力支持。