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行业新闻

星源材质王艳杰:后补贴时代隔膜的发展趋势

2019-04-23 08:54:05


备受业内瞩目的“2019第四届中国国际锂电暨电动汽车技术发展高峰论坛”于4月17日-18日如期而至,在上海大华虹桥假日酒店隆重召开。本次大会由第一锂电网,电动出行网,中国充电桩网,锂电百人会,贺励博览集团联合主办。汇聚了800余位来自国内相关政府领导、协会领导、院校专家学者、新能源汽车、动力电池、氢燃料、固态电池、充电桩、研究机构、投资机构、行业媒体等专家领导与行业高管,人士出席。论坛同期举办:2019第四届中国国际电动汽车充换电产业大会、2019中国锂电池行业十大品牌评选活动、2019中国十大充换电品牌评选及颁奖典礼。

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星源材质 王艳杰博士

王艳杰:大家下午好,我是来自深圳市星源材质科技股份有限公司的王艳杰,今天为了契合大会的主题,我做了一个后补贴时代隔膜的发展趋势演讲。3.26五部委发了一个通知,就是补贴腰斩,腰斩以后该怎么做,也是大家要考虑的一个事情。在座的有很多是有客户关系的,也有很多是不了解星源材质是干什么的。我们是03年成立,16上市的股份公司,这是公司的一些开拓性的工作。这是我们的产能,目前已经在投产,两个工厂,一厂在投产,二厂在建设。2020年我们要做到10亿平的涂覆产能,目前的产能大概有几千万的规模。这是我们的布局,这是我们的客户,在座的几位也是我们的重要客户。这是基础的研发平台,主要是三个,这是我们的专家团队。这是我们的目标,隔膜超市,总体来说,就是跟重点客户进行定制化功能化的开发。我们的产品主要分干湿涂三大类。

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进入我们的主题,补贴退了以后我们应该怎么做。从我们来看,主要就是三块,主要的第一个就是安全,这一块契合用户需求,低成本,运营之类的。第三点是轻量化,这一块还是能量密度,用户需求。首先看安全,目前主要有两块,一块是做涂覆,一块是做无纺布的。涂覆目前比较好的就是陶瓷和芳纶涂覆,无纺布就是PET这些。陶瓷涂覆就是就是改善电池的循环稳定性这一块。这是芳纶涂覆,最近几年开始提的一个材料,它主要就是提高隔膜耐热性,通过涂覆的方式进行,整体的开发有一些公司已经做了比较好的样品,成本也是居高不下。这是无纺布的,一个典型的示意图,它就是比较粗的纤维相互堆积,其特点就是耐热性好可以做到200度以上,孔隙率比较高,70%、90%比较常见,隔膜做到这么高还是非常困难的。但是这个也跟前面差不多,一个是工艺成熟度,还有一个是成本的问题。低成本就是总体而言的,也就是三个方面来做。采用干法隔膜,比湿法隔膜成本低一些,特别是上午的一些专家已经分析的数据,铁锂类的干法隔膜也是一个快速增长的趋势。第二点就是不断的改进它的制膜工艺,总成本不断向下。第三个就是生产运营管理,总的来看就是低成本的降低。

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最后一个是轻量化,能量密度的公式,能量提高的方式就是活性材料,比如说大家推的三元,负极就是硅碳、氧化亚硅,非活性物质都是属于要降低的部分,这一块很多,隔膜是一个,集流体也是一个,打孔的铜箔,做了碳纤维的组件,总体而言就是不断的降低非活性物质在整个体系中的重点。对于我们隔膜来说,也是要不断降低的一个目标。刚才高总也提到了,他们的铝塑膜也是越做越薄,我们隔膜也是。我们如果考虑安全的因素,我们还是要做涂覆的,在薄的隔膜上进行涂覆。从涂覆来看,做薄有两块,一个是把涂覆的尺寸不断的降低,另外一块就是不断的降低涂覆材料的密度。从减薄来考虑,我们就是不断的提升我们的制膜工艺。做轻量化,有三大类材料,第一块就是氧化铝,也是现在涂覆中要用到的主要的材料,相当于氧化铝的尺寸是接近微米级的,如果我们把尺寸从微米级做到两三百或者三四百纳米,那么它的厚度肯定是更加薄的,但是它问题是表面积会快速的增大,导致水分也会显著的增加,总体来看,通过氧化铝尺寸,去达到轻量化的目标,其实不太可行。第二种方式就是推的比较火的勃母石,在降低尺寸的同时,是不会增长水分的。所以这是一个非常好的选择。第三个就是芳纶,材料密度肯定是比氧化铝轻,第二个涂覆的厚度,是比氧化铝薄的,但是它的问题点也有很多,主要的就是环保、安全和成本,芳纶已经没有很大规模的推广的重要因素。我们采用的是不同以上的任何一种方式,我们是从微米尺度,我们要走到纳米尺度做材料,最基本的一个概念就是三维、二维一维的材料,可能纳米材料不太容易理解。首先三维材料是一个房子,二维材料是一张纸,一维材料就是一根绳。其实就是在纳米级的尺度去讲。从这三个角度来看,一维材料堆积以后,它的特点形成了一个孔隙率比较高的特点,强度也非常高,本身材料非常高,所以组装以后也会形成强度比较高的涂层。第三个,一维纳米材料直径也好,或者是在方向上也好,组装以后,堆个10层也就是几百纳米。我们直接把材料做的很薄的,这是我们组装后的材料。它的厚度只有200纳米,也就是说0.2微米的厚度,这是它的一个表面图,孔隙率还是非常可观的。涂覆了以后,从45度变成14度,说明对电解液的复合是非常好的,大大的提升了这一块,这就是我们的一个物化性能图。

这个材料,我和氧化铝进行比,首先涂完以后东西差不多,我的厚度增加方面,我能有0.5个微米,任何的涂覆都不可能达到这么一个厚度的。第三个我面密度的增长可以到0.6,也就是只有陶瓷的1/10,这个重量的减轻是非常可观的。我大概算了一下,也请各位专家,特别是电池的同行,帮我看一下,如果用了这么一个涂覆,我的能量密度大概增长2%—3%,相对氧化铝而言,热收缩是5%,其实3%可以这么做,这个数据稍微有些保守,这个是接近氧化铝的一个数据。面电阻是相当的,击穿电压我们可以增长到600左右,这一点特别对于电池的安全性非常重要。水分含量,因为我们涂的非常薄,所以我们的水分控制可以做到500以内,氧化铝可能就是500以上,还要很强的工艺控制。总的来说,这种材料复合隔膜的性能式是比氧化铝要优的。这就是我对本次主题做的一些分享,谢谢大家!
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