中國粉體網(wǎng)訊  2018年9月27-28日，中國粉體網(wǎng)聯(lián)合中國顆粒學(xué)會能源顆粒材料專委會將于南京舉辦“第二屆能源顆粒材料制備及應(yīng)用技術(shù)高峰論壇”，并邀請南京大學(xué)周豪慎教授為業(yè)內(nèi)人士帶來精彩報告：《開發(fā)用于高比能鋰二次電池的新型隔膜》。

隔膜之“薄”承受鋰電安全之“重”

可充電鋰離子二次電池具有高比能量、長循環(huán)壽命、無記憶效應(yīng)的特性，又具有安全、可靠且能快速充放電等優(yōu)點，因而成為近年來新型電源技術(shù)研究的熱點。其中隔膜是鋰離子電池四大材料之一，也是技術(shù)壁壘最高的部分，其成本占比僅次于正極材料，約為10%~14%，在一些高端電池中隔膜成本占比甚至達到20%。

作為隔離正負極片的薄膜材料，厚度僅在幾微米到幾十微米之間，如此之“薄”，確是國產(chǎn)動力電池性能突破的關(guān)鍵之一。隔膜在電池中主要有兩方面作用，一是隔開電池正負極，避免正負極材料直接接觸，防止內(nèi)部短路；二是作為鋰離子的遷移通道，保證鋰離子能在正負極之間自由移動。鋰離子電池隔膜的結(jié)構(gòu)和性能影響著電池的容量和壽命，并在很大程度上決定著電池的安全性能。

鋰電池隔膜需求快速增長

因隔膜的生產(chǎn)工藝具有較高的技術(shù)壁壘，其成本約占鋰離子電池成本的 10%-20%，毛利率可達50%-60%，是四大主要材料中毛利率最高的產(chǎn)品，因此，鋰電池隔膜也被業(yè)內(nèi)認為是鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈中最具投資價值的行業(yè)之一。

根據(jù)公開統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017年我國鋰離子電池市場規(guī)模約為80ＧＷｈ，隔膜需求量約為12億平方米，而當(dāng)年的新能源汽車銷量約為78萬輛。根據(jù)我國新能源汽車的發(fā)展規(guī)劃，2020年國內(nèi)新能汽車產(chǎn)銷量要達到200萬輛，屆時鋰離子電池的市場規(guī)模約為180ＧＷｈ，按照1ＧＷｈ需要2000萬平方米的隔膜計算，對應(yīng)隔膜需求量將達到約36億平方米。

毛利率高、增長速度快，鋰電池隔膜的市場前景一片光明。

目前主流隔膜不容忽視的缺點

目前鋰基電池隔膜市場的主導(dǎo)產(chǎn)品是聚烯烴材質(zhì)的微孔薄膜。其根據(jù)基體材料的不同，聚烯烴隔膜可以分為PP膜和PE膜，具有高強度、低成本、孔結(jié)構(gòu)合適、制備工藝成熟的優(yōu)勢。然而，聚烯烴隔膜也存在不容忽視的缺點。

（1）電解液浸潤性差

由于分子鏈中缺乏極性基團，聚烯烴材料與使用碳酸酯類化合物為溶劑的有機電解液之間的相容性較差，電解液對隔膜的浸潤能力較弱，影響了隔膜對電解液的吸附以及離子在隔膜內(nèi)部孔道的傳輸，從而限制了電池性能的發(fā)揮。

（2）熱穩(wěn)定性差

由于分子鏈中缺乏剛性基團，聚烯烴隔膜的熱性能較差，高溫條件下容易引發(fā)嚴重的熱收縮。隔膜發(fā)生熱收縮會導(dǎo)致電池正負極直接接觸、引發(fā)內(nèi)部短路，進而容易引發(fā)電池的熱失控造成安全事故。在諸如動力電池等大容量電池體系的設(shè)計中，隔膜的熱收縮問題尤為嚴峻，是不可忽視的安全隱患。

（3）不能抑制多硫化物穿梭效應(yīng)

由于聚烯烴隔膜分子結(jié)構(gòu)只有Ｃ-Ｃ鍵和Ｃ-Ｈ鍵，不能與多硫化物陰離子發(fā)生相互作用，無法抑制多硫化物的穿梭效應(yīng)，所以聚烯烴隔膜在鋰硫電池中的應(yīng)用效果并不理想，需對其進行適當(dāng)?shù)谋砻娓男曰蛘唛_發(fā)替代產(chǎn)品。

綜上，開發(fā)無紡布隔膜、涂覆隔膜、固體電解質(zhì)隔膜等新型隔膜勢在必行。由中國粉體網(wǎng)聯(lián)合中國顆粒學(xué)會能源顆粒材料專委會于南京舉辦的“第二屆能源顆粒材料制備及應(yīng)用技術(shù)高峰論壇”上，南京大學(xué)周豪慎教授將深度剖析用于高比能鋰二次電池的新型隔膜。

周豪慎教授簡介

南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院****教授、博士生導(dǎo)師，教育部長江講座教授，國家****特聘專家。1985年本科畢業(yè)于南京大學(xué)物理系，1994年研究生畢業(yè)于日本東京大學(xué)工學(xué)院，獲工學(xué)博士學(xué)位。歷任日本國立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所研究員，主任研究員，教授級主任研究員、研究組組長，首席研究員。日本國立東京大學(xué)特任教授（兼）。長期從事能量儲存與轉(zhuǎn)換方面的研究，特別在鋰離子電池、鋰空氣電池，新型電池的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用開發(fā)方面做了大量長期的工作。