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中科院研究员吴大勇：锂电隔膜发展现状与趋势 已有1人参与
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日前，中国电动汽车百人会召开了“动力电池材料及材料综合利用”研讨会，来自高校、科研院所、企业的60余名嘉宾就此主题进行了深入探讨。以下是中国科学院理化技术研究所研究员吴大勇在研讨会上的发言整理： 隔膜技术的专利情况 关于锂电的专利申请较多，如果我们用锂电池和隔膜作为关键词搜索，可搜索出一千多项专利。但是从授权来看并不多，只有52%的专利授权。如果用授权量来看持续增长的专利数量，每年是100多篇。因为2014年、2015年的数据申请之后还没有通过授权，所以这个数据不足为凭，但是总的趋势是向上的。如果仅看光用隔膜和聚烯烃的专利就少很多了，大概几十篇专利。 隔膜国产化发展之路 我国隔膜产业化之路从2000年到现在已经发展了将近20年的时间，属于新兴产业。大概到2010年的时候仍属于暴利行业，一平米几十块钱。大家都认为这个行业有利可图，随后第一条线是干法的，但是产业面临很多问题，包括设备、技术、资金都有问题。到了2012年以后湿法双拉就发力了，到现在大家的投资热情很高。到2016年，大家开始考虑做这个事情的人太多了，存在同质竞争的问题，生态开始变差，目前状况非常不好。 经过将近15年的发展，我国聚烯烃隔膜的干法单拉已经接近国外的水平，双拉则进步不是很大。从聚烯烃的工艺来看，异步双拉和国外的水平差不多，同步双拉的水平很高，但是目前产量比较少。 面临的问题与挑战 隔膜的拉伸是很复杂的，当工艺有变化的时候，包括速度、原料、拉伸比、宽幅等，一旦发生变化产品就会出现变化，包括杂质不均匀、孔径不均匀、透气性、强度下降等。应该说产品的缺陷反映了工艺和设备的问题，每个工艺环节在我国大多数企业当中都存在问题，由于缺乏懂技术的人才，无法解决后续的问题，是产业面临的主要问题。 从国产装备来看，国产双拉线还没有得到国内企业的认同，关键部件的稳定性比较差，使用期较短，挤出系统、溶剂萃取系统问题非常多，几乎每个企业都有，辅助设备仍然处于仿制阶段。 从产品来看，开发新产品、增加新的产品规格还需要建立在有能力开展工艺实验和改造设备的基础上，但现在这方面人才比较匮乏。产品缺乏前瞻性，包括产品设计到后续的东西都处于跟跑的状态。这个问题需要从国家层面来解决，应避免盲目扩张，提高工艺水平和设备水平，合理布局新产品。 目前面临的一个挑战是，国内设备企业能否与隔膜厂家合作为工艺的调试和优化研制设备，需要进一步投入并且作为团队来合作。隔膜企业和高校、研究所应开展深入合作，企业应对这样的研究单位进行投入，研究人员也应该深入到生产一线，这样才能掌握第一手资料。隔膜的设计能否跟上锂电池发展需要，新产品产业化多久能够实现，这都是给我们的挑战。 对未来发展方向的预判 PP隔膜和PE隔膜的特点有很大差异，各有用武之地，不好说谁能取代谁。PP隔膜抗氧化性比PE强，PE隔膜容易做薄。聚烯烃和陶瓷涂覆的隔膜可以把安全性提高到150-180℃区间。 目前，PE和纳米陶瓷涂覆膜可以把安全性提高到180℃附近。以PE或者PP为基材，功能高分子涂层复合膜有新的特性。以PE或者PP为基材做各种陶瓷涂复合膜，可以提高性能。另外，耐高压的、耐高温的其它高分子材料，其实还有可能应用到锂硫电池当中去。 隔膜产业应当在引进和吸收中发展，中国的隔膜产业一定能能够做大做强，并且居于世界首位。但是目前研发和工艺研究的投入还远远不够，需要强化。智力资源需要整合。应该说没有哪种隔膜适应于所有的电池产品，隔膜产品应该是多样化，建议生产企业提前布局不同的产品。另外，新型隔膜是终将要出现的，材料的复合化、结构的复杂化是必然的一个趋势。 |
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