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【技術(shù)】陶瓷隔膜詳解

時間：2023-07-27 來源：瀏覽：

【技術(shù)】陶瓷隔膜詳解

樸小烯電池隔膜

電池隔膜

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功能介紹聚焦鋰電新材料

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鋰離子電池是由正極、負(fù)極、隔膜、電解液構(gòu)成，隔膜的作用是將電池正負(fù)極分隔，既要防止正負(fù)極接觸而短路，又要確保電解質(zhì)離子順利通行。其重要性，堪比人體的心臟瓣膜。

鋰電池隔膜，來源：恩捷股份

作為鋰電池的重要組成部分，隔膜的優(yōu)異與否直接影響鋰離子電池的容量、循環(huán)能力以及安全性能等特性。因此，鋰電池隔膜應(yīng)具有 厚度均勻性、優(yōu)良的力學(xué)性能 （包括拉伸強(qiáng)度和抗穿刺強(qiáng)度）、 透氣性能 、 理化性能 （包括潤濕性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、安全性等）。

陶瓷材料作鋰電池隔膜的優(yōu)勢

目前商品化的鋰離子電池隔膜以聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）單層膜和聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三層膜為主，但由于上述隔膜的破膜溫度較低，如PE膜約140℃，PP膜約160℃，在電池使用不當(dāng)時極易造成隔膜收縮，甚至熔化，導(dǎo)致電池短路而引起嚴(yán)重事故。

針對這種情況，人們已經(jīng)采取了多種方法來提高隔膜的熱穩(wěn)定性，其中在PP或者PE隔膜上涂覆一層無機(jī)陶瓷顆粒被認(rèn)為是最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法。

其優(yōu)勢在于：

1.熱穩(wěn)定性好 ，陶瓷材料分布在隔膜的三維結(jié)構(gòu)中，形成特定的剛性骨架，憑借極高的熱穩(wěn)定性可有效防止隔膜在熱失控條件下發(fā)生收縮、熔融。

2.安全性高 ，陶瓷材料的熱傳導(dǎo)率低，能夠進(jìn)一步防止電池中的某些熱失控點(diǎn)擴(kuò)大形成整體熱失控，從而提高電池的安全性。

3.使用壽命提高 ，陶瓷材料一般為兩性氧化物，隔膜中的陶瓷粉體顆粒可以部分吸收電解液中由于微量水存在而生成的HF等雜質(zhì)，進(jìn)一步提升電池的使用壽命。

陶瓷涂覆材料種類

在涂覆技術(shù)路線方面，涂覆材料主要包括無機(jī)物涂覆、有機(jī)物涂覆和功能性多層涂覆。無機(jī)物涂覆指的是以高純氧化鋁、勃姆石為代表的無機(jī)陶瓷粉體，能夠提高隔膜的耐髙溫性能。與有機(jī)涂覆和功能性多層涂覆技術(shù)相比，無機(jī)涂覆材料可以提高隔膜絕緣性，降低鋰電池的短路率、提高良品率及安全性，且下游客戶已形成產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，在各類涂覆材料中占據(jù)主導(dǎo)地位。

涂覆膜種類與性質(zhì)

高純氧化鋁

高純氧化鋁具有微孔調(diào)節(jié)作用。高純氧化鋁為板狀晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)電流過大時，材料發(fā)熱，進(jìn)而板狀晶體結(jié)構(gòu)的高純納米氧化鋁涂層材料就會體積膨脹，就會閉合鋰電池隔膜上的電流傳導(dǎo)孔，從而起到阻斷電流的作用。這樣大大提高鋰電池的安全性能，從而為大功率鋰電池高能量安度且安全可靠充放電提供了可能。

鋰電池陶瓷隔膜用高純氧化鋁，來源：天馬新材

此外，高純納米氧化鋁還具有非常優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，電池溫度過高里，這種材料可以很好地進(jìn)行熱量傳導(dǎo)，從而解決了PP/PE材料導(dǎo)熱性差的問題。

另外，高純納米氧化鋁材料還具有優(yōu)良的阻燃性，這是因為高純氧化鋁材料本身就是非常優(yōu)良的阻燃劑，即使因為溫度過高，達(dá)到燃燒零界點(diǎn)，該材料的良好的阻燃性能會阻止大范圍的燃燒甚至爆炸。

勃姆石

勃姆石，亦稱一水軟鋁石或薄水鋁石，分子式為γ－AlOOH，主要通過氫氧化鋁水熱法制成。作為鋰離子電池隔膜陶瓷涂層使用的勃姆石其顆粒形貌為均勻的多面體結(jié)構(gòu)。

勃姆石涂層能夠在較低的涂層厚度的前提下，有效的提升隔膜的熱穩(wěn)定性，提升鋰電池的安全性，改善電池的倍率性能和循環(huán)性能，同時較薄的涂層厚度有助于提升鋰離子電池的體積能量密度和重量能量密度。

勃姆石涂層，來源：中鋁鄭州研究院

其他材料

二氧化硅是一種低成本和環(huán)境友好的化合物，這種材料廣泛用于電子工業(yè)中。二氧化硅是目前除氧化鋁和勃姆石以外研究最多的一類涂覆材料。

除此之外，其他的一些陶瓷材料如CeO ₂ 、MgAl ₂ O ₄ 、ZrO、TiO ₂ 等也被廣泛的研究。使用這些材料制備的陶瓷隔膜均顯示出良好的熱穩(wěn)定性和對電解液優(yōu)異潤濕性。

陶瓷隔膜市場

近年來，受益于儲能行業(yè)爆發(fā)增長，2021年鋰電池隔膜產(chǎn)量快速增長。據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021年全球隔膜總體產(chǎn)量76億平方米，同比增加150%，其中12月產(chǎn)量8.4億平方米，同比上漲109.3%，環(huán)比上漲10.3%。

材料方面，隔膜涂覆最早采用無機(jī)材料便是高純氧化鋁，業(yè)界發(fā)現(xiàn)氧化鋁涂覆對于涂布輥、分切刀等設(shè)備磨損極大，便開始尋找一種硬度、密度更低，但具備相近改善效果的無機(jī)材料，最終定位于類似氧化鋁但硬度很低的勃姆石。

相比于高純氧化鋁，選擇AlOOH作為鋰電池隔膜陶瓷涂層的原因有 ：

一、在動力電池更加注重安全性能的趨勢下，勃姆石作為涂覆材料解決方案更能凸顯優(yōu)勢。（1）高純勃姆石磁性異物含量更低，可有效防止漏電、短路，大大提升電池的主動安全性能，同時能夠給電芯企業(yè)帶來明顯的良品率提升；（2）勃姆石吸水率顯著低于傳統(tǒng)涂覆材料，有利于高鎳電池的水分控制，進(jìn)一步提高電池安全性能；（3）勃姆石材料的替換對隔膜企業(yè)和電池企業(yè)在設(shè)備及工藝的更換方面沒有明顯的門檻，加上材料硬度低的特性，對設(shè)備（滾筒、切刀）的損傷較小，同時也降低生產(chǎn)過程中的異物帶入風(fēng)險。

二、從資源到產(chǎn)能，勃姆石已經(jīng)形成了一定的行業(yè)壁壘。勃姆石的原材料是氫氧化鋁，來源非常豐富，原材料供應(yīng)充足，更利于勃姆石存量生產(chǎn)企業(yè)快速擴(kuò)大產(chǎn)能，發(fā)揮先發(fā)優(yōu)勢。而其他新興材料若要替代勃姆石，從生產(chǎn)、供應(yīng)，到技術(shù)路徑的選擇都將面臨巨大門檻。

高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，主要受動力鋰電池出貨量及涂覆隔膜出貨量雙雙上漲所帶動，2022年中國鋰電池隔膜用勃姆石出貨量3.2萬噸，同比增長超70%。

工藝方面，陶瓷涂覆隔膜一般以PP、PE或者多層復(fù)合隔膜為基體，通過一定的涂覆工藝，在基體表面涂覆一層陶瓷，涂覆后，陶瓷與基體緊密粘結(jié)在一起。而隔膜表面涂覆陶瓷會形成不同的微孔結(jié)構(gòu)、透氣度以及離子電導(dǎo)率，經(jīng)過實(shí)驗驗證采用雙面涂覆陶瓷隔膜，可提高電池的荷電保持性能和循環(huán)性能。

小結(jié)

未來，隨著鋰電池能量密度的提高，對于隔膜的要求也會隨之提升。陶瓷材料以其低熱導(dǎo)率、高安全性以及電解液良好的親和性，成為未來動力電池隔膜的發(fā)展方向。同時，合理優(yōu)化陶瓷材料、粘結(jié)劑，搭配合適的涂覆工藝，制備得到具有厚度均勻、孔結(jié)構(gòu)合理的陶瓷涂覆隔膜，同時兼顧成本、工程應(yīng)用的可靠性等將是今后研發(fā)工作的重點(diǎn)。

會議通知

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各有關(guān)單位：

大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，是落實(shí)我國碳減排目標(biāo)、構(gòu)建雙循環(huán)發(fā)展格局的有力支撐。近年來隨著全球新能源開發(fā)利用規(guī)模不斷擴(kuò)大，應(yīng)用成本快速下降，以風(fēng)電、光伏、電動汽車和氫能為代表的新能源產(chǎn)業(yè)已成為世界能源版圖中最為熱門的競爭領(lǐng)域。2022年新能源產(chǎn)業(yè)逆勢而上，新能源車迎來爆發(fā)式增長，新能源乘用車?yán)塾嬇l(fā)銷量為649.8萬輛，同比增長96.3%。在新能源汽車的強(qiáng)勁需求的帶動下，動力電池產(chǎn)業(yè)迎來了快速發(fā)展，成為近年來增長最快的產(chǎn)業(yè)賽道之一，正極、負(fù)極和隔膜、電解液等新能源材料領(lǐng)域同樣進(jìn)入高速擴(kuò)產(chǎn)期。

為促進(jìn)鋰電行業(yè)新能源材料產(chǎn)業(yè)的交流與合作，搭建企業(yè)之間交流對接平臺，樸烯晶擬定于在寧德召開“2023全國鋰電材料行業(yè)峰會暨首屆寧德論壇”，誠邀新能源汽車、動力電池、正極、負(fù)極、電解液、隔膜等新能源材料上下游產(chǎn)業(yè)鏈的國內(nèi)外技術(shù)頂尖教授、資深領(lǐng)袖、行業(yè)精英、實(shí)戰(zhàn)專家、龍頭企業(yè)與終端工廠技術(shù)專家齊聚上海，共同探討新能源材料的現(xiàn)狀、進(jìn)展、未來以及合作機(jī)會，促進(jìn)上下游產(chǎn)業(yè)資源銜接與合作共贏。

一、

會議組織

（一）會議名稱：2023全國鋰電材料行業(yè)峰會暨首屆寧德論壇

（二）會議主題：新材料新技術(shù) 新發(fā)展新方向

（三）會議時間：2023年8月21 - 8月22

（四）會議地點(diǎn)：福建寧德

（五）主辦單位：樸烯晶新能源材料（上海）有限公司

（六）承辦單位：上海聚樸新材料科技有限公司

（七）會議議程：全體大會及參觀寧德時代

（八）宣傳平臺：

二、

會議主要內(nèi)容

1. 技術(shù)交流：為我國從事新能源產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的專家、學(xué)者、政府有關(guān)的管理部門和領(lǐng)導(dǎo)、企業(yè)家及其它相關(guān)人員搭建一個交流平臺，交流和共享研究的最新成果，達(dá)到互相促進(jìn)、共同提高的目標(biāo)。

2. 產(chǎn)業(yè)對接：新能源汽車、動力電池、儲能電池、正極材料、負(fù)極材料、電解液材料、隔膜材料、新能源電池封裝材料、設(shè)備等專項對接。

3. 參會代表：新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)、動力電池企業(yè)、正極材料、負(fù)極材料、電解液材料、隔膜材料、新能源電池封裝材料等新能源材料企業(yè)、國內(nèi)外技術(shù)頂尖教授、加工設(shè)備廠商等。

三、

會議議題

1、面向全球的中國鋰電產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)會與挑戰(zhàn)

2、新能源汽車、鋰電池行業(yè)相關(guān)國家政策解讀

3、新勢力主機(jī)廠對動力電池的需求

4、鋰電池及隔膜行業(yè)情況與發(fā)展趨勢探討

5、鋰電行業(yè)發(fā)展變局中的隔膜材料趨勢與展望

6、高容量電芯正負(fù)極材料的研究與進(jìn)展

7、磷酸鐵鋰材料迭代與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

8、富鋰錳基正極材料的可控制備與性能研究

9、新能源汽車電池負(fù)極材料的技術(shù)發(fā)展與成本趨勢

10、負(fù)極石墨化現(xiàn)狀及工藝升級突破方向——降本增效

11、添加劑在鋰電電解液中的應(yīng)用

12、動力鋰電池隔膜工藝技術(shù)與專用料開發(fā)情況探討

13、特種膜技術(shù)助力新能源材料產(chǎn)業(yè)節(jié)能降耗

14、鋰電池隔膜生產(chǎn)線維修保養(yǎng)與節(jié)能技術(shù)交流

15、鋰電池隔膜最新涂覆技術(shù)探討

16、粘合劑產(chǎn)品在高性能鋰電池（組）中的應(yīng)用

17、新能源電池封裝材料創(chuàng)新及應(yīng)用

18、鋰電池軟包裝用鋁塑封裝膜市場與工藝技術(shù)探討

……

議題持續(xù)更新中

四、

收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)

2588元/人（含參會費(fèi)、資料費(fèi)、會議期間用餐費(fèi)，不包含酒店及差旅費(fèi)）

戶名：上海聚樸新材料科技有限公司

納稅人識別號：91310104MA1FR77Y1Q

開戶行：交通銀行股份有限公司上海漕河涇支行

銀行帳號：310066632018800043686

五、

報名方式

大會報名及酒店預(yù)訂請聯(lián)系：

江女士：18917389576

王女士：18916907923

微信：wenlong113818 / longpu-66（微信）

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參會報名請掃描下方二維碼會務(wù)組將15日內(nèi)

發(fā)送參會回執(zhí)到您預(yù)留郵箱報名以提交回執(zhí)為準(zhǔn) 或發(fā)送會議回執(zhí)至：

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