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浅析新能源锂电池隔膜行业发展现状及未来发展前景
作者：陈苏良
来源：《科学与信息化》2018年第08期
摘 要 本文论述了当前新能源锂电池隔膜行业国内外的发展现状，提出了未来技术方向和发展前景。
关键词 隔膜；现状；前景
隔膜是锂离子电池的重要组成部分之一，通常也被称为电池隔膜、隔膜纸、离子分离膜等，处于新能源汽车产业链的上游部分。锂电隔膜是锂电池中关键的内层组件，能够影响锂电池的容量、循环性能和充放电电流密度等关键性能。性能优异的隔膜需要隔离正负极防止短路同时还要允许锂离子的传导，在过度充电或者温度过高时还要具有高温自闭性能来阻断电流防止爆炸，另外还要具有强度高、防火、耐性好、无毒等特点。
一般来说，根据隔膜的主要功能，隔膜的在安全性和通过性上对性能要求较高：①给电池提供安全保障。具有良好的绝缘性，以防止正负极接触短路或者被毛刺、颗粒、枝晶穿刺而出现的短路。因此隔膜需要具有一定的拉伸、穿刺强度，不易撕裂，并且在突发高温条件下基本保持尺寸的稳定，不会熔缩导致电池的大面积短路和热失控。②给锂电池提供实现充放电功能、倍率性能的微孔通道。因此隔膜必须具有较高的孔隙率并且孔隙特征制约着电池的锂离子的迁移，体现在参数上就是电导率。对于用在新能源汽车上的动力电池，由于整车对电池的安全性和能量密度要求较高，因此用于动力电池上的隔膜一般会要求以下几点：①更高安全性，包括受热稳定性、电化学稳定性、抗穿刺抗短路性能；②更好的一致性，包括厚度、孔径和孔径分布；③理想的孔隙率和孔隙结构；④更强的吸液能力和较小的电阻；⑤更高的能量密度，会要求更大的电化学稳定窗口，即耐高压（0-5V）特性也是未来趋势。
我国发展锂电池隔膜技术较国外企业要晚，从2004年新乡格瑞恩公司第一条生产线调试成功并产出合格品开始，十几年间我国企业在锂电池隔膜行业迅速发展，特别是2010年之后，在新能源汽车产业链的带动下，锂电池行业飞速发展，与国外企业相比，国内企业之前生产的隔膜主要以干法拉伸为主，且多为中低端产品，高端湿法隔膜多年来一直被国外企业所垄断。但是近年来随着国内隔膜生产企业在湿法生产工艺上的持续改进，湿法隔膜的产量和性能越来越接近国外企业水平，国内企业纷纷迅速扩产湿法隔膜，隔膜市场的格局也发生变化。2012年国内企业还是以生产干法隔膜为主，而2016年国内生产湿法隔膜出货量也排名前列。2016年中国锂电池隔膜出货量前十名的企业市场占比达到63.50%，预计未来随着各大企业在建产能的逐步投产，市场集中度将进一步提升。
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长期来看，新能源汽车行业目前处于产业发展初期，行业发展空间巨大。按照国家相关规划，中国汽车技术研究中心预计到2020年和2025年，新能源汽车销量将分别达到200万辆和700万辆。基于新能源汽车的快速增长，对动力电池的需求量也急速增长，2018年之后，随着主流整车厂大容量电池的车型落地开始生产销售，未来单车电池搭载量将维持稳定增长。随着市场上隔膜供给的增加，我认为未来隔膜市场的竞争将会加剧。特别是湿法产能的迅速扩张，会对湿法和干法隔膜的产品价格形成较大的压力，一方面隔膜企业相互之间会有竞争，另一方面湿法隔膜也会挤占干法隔膜的市场空间。2018年之后，隔膜产品的价格逐步走低将是必然趋势，至于价格的下降幅度主要取决于各家产能投产的进度。
未来湿法隔膜产能投入远超干法隔膜，因此我们主要分析湿法隔膜的工艺技术对企业生产效率和产品成本的影响。虽然锂电池隔膜的制备过程类似BOPP、BOPA等传统包装膜的工艺过程，但是区别仍然较大，新进入者短时间内较难掌握核心工艺。干法工艺的流程步骤较长，关键点在于热处理后对隔膜的拉伸成孔环节。湿法工艺虽然生产环节较少，但是配料、挤出成膜、萃取、热定型等环节都会影响到产品的性能质量。我国隔膜行业最早也是从干法工艺制膜开始突破，高端湿法隔膜长期都是由日本旭化成、东燃等企业垄断生产销售。一直到近年在国内以川大实验室为代表的科研院所在制备工艺上有所突破后，各企业才纷纷进入湿法隔膜生产领域，不少企业也根据实际生产情况对工艺进行优化，取得了长足进步。隔膜生产工艺对产品单位成本的影响主要体现对各个生产环节的优化上面。例如隔膜在收卷成母卷后，会根据性能要求分为A品（对客户销售）、B品（降价处理和废品（废料处理）。还会根据客户需求进行分切，部分隔膜在经过涂覆环节之后还需要进行二次分切，优化合理的企业可以做到综合良品率达到80%，而工艺不成熟的企业良品率还不到50%。良品率的差异直接影响到产品的原材料单位成本，以及固定资产的折旧摊销单位成本。
生产工艺的优化，除了提高良品率以外，还可以通过提高生产设备的单位时间产出量来提高生产效率，降低固定资产的折旧摊销单位成本。以同样日本进口的设备为例，设备的设计转速一般在35米/秒，单线年产能在6000万平方米左右，而某些生产企业在经过工艺和设备优化后，可以将生产转速设定到55米/秒，单线年产能可以达到9000万平方米。因此各企业对生产工艺的掌握程度，将直接影响到隔膜产品的单位成本。在此根据调查部分企业近年隔膜产能利用率数据，可以看到以生产湿法隔膜为主企业湿法工艺的产能利用率随着生产时间加长都有着明显的提升。说明湿法隔膜的工艺技术门槛还是较高，企业只有经过一段时间的工艺磨合以及优化改进后才能逐步提升产能利用率，未来才有可能做到产能利用率超过120%。