鋰電隔膜“破卷”四大思路

在鋰電池四大主材中，隔膜面臨的市場形勢尤為嚴峻與復雜。一方面，隔膜企業(yè)需要應對價格持續(xù)弱勢運行的壓力；另一方面，固態(tài)電池產業(yè)化的前景也為隔膜市場帶來了潛在的空間壓縮風險。

在這樣的背景下，鋰電隔膜企業(yè)唯有加速推動產品向更高性能迭代，以獲取技術溢價并為轉型贏得時間，才能在行業(yè)內卷的陰霾中尋找長遠發(fā)展之路。

基于液態(tài)鋰電池對更高能量密度、更高充放倍率、更長循環(huán)壽命和更高安全性的需求，以及固態(tài)電池從混合固液向全固態(tài)發(fā)展的明確趨勢，產業(yè)對于鋰電隔膜迭代的思考主要集中在以下四個方面:

其一，基膜、功能涂層朝薄型化發(fā)展。

薄型化已成為鋰電隔膜發(fā)展的主要方向之一。濕法基膜向5微米及以下、干法基膜向10微米及以下發(fā)展，并追求量產效率的提高，已成為業(yè)內共識。

在實現(xiàn)輕薄化的同時，還需滿足高安全性、超快充和長壽命的需求，這就要求相應提升隔膜的耐熱性能、提高離子電導率并降低阻抗(通過高孔隙、大孔徑、低曲折度實現(xiàn))，以及提升吸液保液性等性能。

在安全性方面，以5微米基膜為例，其強度需要通過380GF、450GF甚至更高針刺強度的考驗。閉孔溫度需要從降低4℃逐漸發(fā)展至降低6℃，破膜溫度則需要向承受180℃甚至200℃高溫的方向努力，最終達到綜合提高輕薄隔膜安全表現(xiàn)的目的。

多家企業(yè)已在這一領域取得進展。璞泰來開發(fā)出5微米的高透過性、高機械強度超薄隔膜基膜，相比傳統(tǒng)3C類5微米產品，刺穿強度提高了40%。中興新材推出了下一代7~10微米超薄、高強度、高孔隙率、高安全干法基膜產品，可滿足超快充需求。

在涂層方面，陶瓷涂覆膜正從2.5微米向1.5微米、甚至1微米迭代。在這個過程中，耐熱溫度需要從150℃逐漸提升至180℃甚至200℃，以滿足更高的安全性要求。

其二，粘結涂層需求增強，PVDF工藝和替代方案同步開發(fā)。

隨著電芯大容量的發(fā)展，對長循環(huán)和能量密度提升的需求進一步增強，這使得隔膜粘結涂層的重要性日益凸顯。

目前，PVDF在隔膜中主要扮演粘結涂層的角色。為了實現(xiàn)更好的阻抗性能，PVDF涂層正從油性涂布向水系噴涂的方向發(fā)展。然而，水系噴涂仍面臨一致性差的問題，業(yè)內正考慮通過點涂工藝來改善這一問題。

值得注意的是，隨著國內外對含氟物質管控的不斷加強，未來可能會出現(xiàn)含氟烷基物質被限制使用的情況。在這樣的背景下，業(yè)界正在考慮多種替代方案：包括水性PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）混涂技術、兼具耐熱性和粘結優(yōu)點的陶瓷混膠方案、非氟大顆?；旌贤扛伯a品等。

例如，恩捷公司研制了非氟體系大顆粒PMMA混涂隔膜，利用非氟體系優(yōu)化PVDF混涂隔膜體系。這種隔膜兼具耐熱性和粘接性，可有效提高電池的安全性和循環(huán)壽命。

其三，芳綸、納米涂覆等新型涂覆材料層出不窮，規(guī)?；苽涮魬?zhàn)有待解決。

雖然陶瓷涂覆材料因其性價比最高而應用最為廣泛，但它也存在克重大、水分高的局限性，不利于電芯能量密度的提高。在此背景下，多種新型涂覆材料正成為行業(yè)的熱門選擇，包括聚酰亞胺、聚四氟乙烯、芳綸、聚酯、納米纖維等。

芳綸涂覆隔膜是一個典型例子。恩捷公司開發(fā)的高安全芳綸涂布膜是在PE基膜上涂覆間位芳綸材料制成的。具備出色的熱收縮性能和極高的破膜溫度；采用特殊的低閉孔基膜，降低了閉孔溫度；電解液浸潤性優(yōu)異等特點。

這些特性有效提高了鋰電池在高溫環(huán)境下的安全性，并可提升電池的循環(huán)和倍率性能。目前，該產品已取得海外客戶的量產許可，成功應用于某客戶的圓柱電池上。

另一個值得關注的例子是星源材質和泰和新材聯(lián)合發(fā)布的芳綸系列隔膜產品。相較于現(xiàn)在主流的陶瓷或PVDF涂覆，芳綸涂覆隔膜具有更優(yōu)的熱性能、吸液和保液性能，以及更輕的比重。

此外，星源材質還開發(fā)出0.3微米的納米纖維涂層并實現(xiàn)量產。與陶瓷涂覆材料相比，納米材料與基膜更為貼合、接觸面積更大，不僅能夠提高耐熱性能（180℃不收縮、破膜溫度高于180℃），還能提供更好的浸潤性（提升電池制造效率）和更低阻抗。

盡管這些新型涂覆材料展現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢，但它們在規(guī)?；苽浞矫嫒悦媾R挑戰(zhàn)，這也是未來行業(yè)發(fā)展需要重點解決的問題。

其四，固態(tài)電解質膜成為固態(tài)電池與隔膜發(fā)展的交集。

雖然全固態(tài)電池將由固態(tài)電解質實現(xiàn)對隔膜的取代，但固態(tài)電解質仍將以薄膜形態(tài)存在于電芯之中，其性能發(fā)揮也同樣受到材料結構和制備工藝兩大因素的影響。

雖然固態(tài)電解質的發(fā)展還處于材料沒定型、膜沒定型、怎么用也沒定型的階段，但這也意味著各種新技術應用的可能性非常之多，也帶來了不同性能隔膜的市場空間。

此外，致力于干濕法隔膜的差異化開發(fā)并優(yōu)化其制備工藝，實際上也是為固態(tài)電池所需技術進行儲備的過程。這與固態(tài)電芯更傾向于疊片工藝，以及刀片電池企業(yè)對疊片線與設備的布局具有相同的長遠意義。

以鵬輝能源引發(fā)市場關注的第一代全固態(tài)電池技術為例，其一大亮點是在氧化物制備過程中采用濕法工藝來取代高溫燒結，最終實現(xiàn)"與常規(guī)鋰電成本僅高出15%"的目標。氧化物固態(tài)電解質膜的濕法制備與鋰電涂覆工藝類似，其后續(xù)降本也可共享思路，主要解決去溶劑過程的成本挑戰(zhàn)，以及提高成膜均一性等方面。

制備技術的相通性，也帶來了固態(tài)電解質膜與涂覆膜同臺競技的可能性。

江蘇三合（由上海恩捷、北京衛(wèi)藍和溧陽天目先導共同成立）聚焦于電解質涂布膜的研發(fā)與產銷。其所制備的LATP涂覆膜（氧化物固態(tài)電解質膜）在電解液浸潤性、離子電導率、安全性等方面的表現(xiàn)，已經優(yōu)于基于氧化鋁材料所制備的傳統(tǒng)陶瓷涂覆膜。

從這個角度出發(fā)，LATP膜可以視為對現(xiàn)有陶瓷涂覆膜的迭代，同樣可以應用于對比能、倍率、安全、壽命等要求更高的傳統(tǒng)鋰電池上。

然而，固態(tài)電解質膜的大規(guī)模制備仍面臨著生產效率和成本控制的挑戰(zhàn)。如果相關工藝能在成熟產線中得到驗證，將有力推動固態(tài)電池的產業(yè)化進程。