新材料故事 | 鋰電池隔膜：一層隔膜兩重天

2023-02-01 來源：中國建材集團

當(dāng)材料醒來的那一刻，它將成為你生活中的一段感受?？?、聽、觸摸......置身其中，材料無處不在。中國建材集團的能工巧匠們，實驗、堅守、創(chuàng)新，鍥而不舍，只為成就材料背后的可能，開發(fā)材料蘊含的寶藏。我們始終心懷“國之大者”，打造“國之大材”，服務(wù)國防建設(shè)、服務(wù)國家重大工程、服務(wù)國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場、服務(wù)人民美好生活......

《新材料故事》，將用通俗易懂的話語，讓大家更好認識身邊無處不在的新材料，為大家講述我們與社會發(fā)展、人類生活齊步走的故事。

鋰電池早已進入人們的日常生活，從手機、電動自行車再到新能源汽車等，都用到了鋰電池。但長期以來鋰電池的四大核心材料中的正、負極材料、電解液都已國產(chǎn)化，唯獨“隔膜”一直是短板。隔膜是鋰電池結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵內(nèi)層組件之一，主要材質(zhì)為多孔質(zhì)高分子膜，對安全性、滲透性、孔隙度及厚度都有極為嚴苛的要求。一層薄膜、兩重天地。受制于國外核心專利、技術(shù)壁壘、先進生產(chǎn)裝備的限制，過去隔膜不僅是我國鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展難以承受之痛，也一度成為了我國新能源產(chǎn)業(yè)前進的桎梏。

鋰電池隔膜

鋰電池隔膜一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜，是鋰離子電池四大主材中科技含量最高、國產(chǎn)化最晚的組件。它的主要功能是電子絕緣、離子導(dǎo)通，即隔離正負極防止短路，同時讓電解液中的鋰離子通過。還可以在電池過熱時，通過閉孔功能來阻隔電流傳導(dǎo)。

隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，對提高電池的綜合性能具有重要的作用。生產(chǎn)工藝有干法單拉、干法雙拉、濕法同步、濕法異步四種技術(shù)路線，其中濕法同步代表了行業(yè)最高水平和發(fā)展方向。

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鋰電池隔膜及微觀結(jié)構(gòu)

中材鋰膜

中材鋰膜有限公司（以下簡稱“中材鋰膜”），隸屬于中國建材集團旗下中材科技股份有限公司（股票代碼002080）。專業(yè)從事高性能鋰電池隔膜的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及技術(shù)服務(wù)，同時掌握鋰電池隔膜濕法同步拉伸和異步拉伸兩大先進工藝的高科技企業(yè)。

2009年

中材科技南玻院組建鋰電池隔膜項目部，啟動鋰膜相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)。

2011年

首條年產(chǎn)720萬㎡濕法同步雙向拉伸鋰電池隔膜中試線建成投產(chǎn)，實現(xiàn)從無到有的突破。

2013年

新增兩條年產(chǎn)1000萬㎡中試線，總產(chǎn)能規(guī)模2720萬㎡/年。

2015年

產(chǎn)品取得國內(nèi)鋰電池領(lǐng)軍企業(yè)認可，中材科技將鋰膜產(chǎn)業(yè)列為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展。

2016年

成立中材鋰膜有限公司，啟動山東滕州基地一期2.4億㎡/年高性能濕法鋰電池隔膜項目建設(shè)。

2017年

滕州基地一期項目首條生產(chǎn)線順利投產(chǎn)，產(chǎn)品各項性能優(yōu)異，進入主流電池供應(yīng)商體系。

2018年

滕州基地一期項目全面建成投產(chǎn)，總產(chǎn)能2.4億㎡/年。

2019年

并購湖南中鋰新材料有限公司，快速擴充產(chǎn)能，并購后合計產(chǎn)能9.6億㎡/年；與國內(nèi)外設(shè)備廠商合資成立裝備制造公司；啟動滕州二期項目建設(shè)。

2020年

位居中國隔膜行業(yè)年度競爭力品牌榜第二位（信息來源：2020年伊維智庫）；重點實驗平臺、裝備平臺相繼建設(shè)，完善“一體兩翼”整體規(guī)劃。

2021年

完成與湖南中鋰新材料有限公司全面整合；新設(shè)中材鋰膜（南京）有限公司，規(guī)劃新增產(chǎn)能10.4億㎡/年。

2022年

加速擴充產(chǎn)能規(guī)模，內(nèi)蒙、滕州啟動擴產(chǎn)項目建設(shè)，規(guī)劃新增產(chǎn)能16億㎡/年。

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突破技術(shù)壁壘

隔膜行業(yè)屬技術(shù)密集型重資產(chǎn)行業(yè)，具有很高的技術(shù)和商業(yè)壁壘，其中濕法同步雙拉技術(shù)更是門檻高，工藝裝備國產(chǎn)化率低，產(chǎn)品性能、質(zhì)量穩(wěn)定性要求嚴格且不同指標(biāo)難以兼顧，生產(chǎn)線達產(chǎn)并穩(wěn)定運行任務(wù)異常艱巨。

基于對我國未來新能源產(chǎn)業(yè)的信心，以及作為央企肩負引領(lǐng)我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重任。面對當(dāng)時主要被美、日、韓等國家少數(shù)廠商壟斷，代表全球最高技術(shù)水平、開發(fā)難度最大的濕法雙向同步拉伸工藝技術(shù)，中材科技科研人員應(yīng)對封鎖、迎難而上。2011年他們在南京建成首條年產(chǎn)720萬平方米濕法雙向同步拉伸隔膜中試生產(chǎn)線；2013-2014年在南京，兩條年產(chǎn)1000萬平方米鋰膜中試線接連投產(chǎn)運行?；诘谝粭l年產(chǎn)720萬平方米生產(chǎn)線的經(jīng)驗，科研團隊積累了對整線的認知和局部設(shè)備的理解，重點對1000萬平方米生產(chǎn)線的橫拉、一次熱處理、二次熱處理及張力拉伸設(shè)備進行了改造。2015年，中材科技生產(chǎn)的鋰膜得到了國內(nèi)鋰電池領(lǐng)軍企業(yè)的認可。當(dāng)時該公司采購經(jīng)理的反饋是：這是他在國內(nèi)市場見到最好的鋰電池隔膜。

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解決設(shè)備難題

基于鋰膜對設(shè)備依賴程度極高，但國內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)商尚未能滿足生產(chǎn)要求的現(xiàn)狀，中材鋰膜團隊開始了尋覓之旅，日本、韓國、法國、德國、中國臺灣地區(qū)……然而要尋找到一條能夠適應(yīng)自己已有技術(shù)和路線要求的生產(chǎn)線難上加難。

路雖遠，行則必達；事雖難，實干必勝。當(dāng)時，國內(nèi)選用進口設(shè)備的濕法鋰膜生產(chǎn)廠家多采用的是日本生產(chǎn)線，其裝備體系較為成熟，但日本技術(shù)封鎖嚴重、交貨周期長、不采用定制化?；诖饲澳暇┤龡l中試線的經(jīng)驗，科研團隊有很多想法希望在新的生產(chǎn)線上體現(xiàn)出來。如果選擇日本生產(chǎn)線，他們跟在人家后面無法跑贏對手?？蒲袌F隊面臨著一個艱難的選擇，是跟在人家后面走，還是從無到有、開發(fā)新的生產(chǎn)線。最終他們抱著“為民族工業(yè)爭氣”的信念，選擇了與設(shè)備供應(yīng)商協(xié)同創(chuàng)新開發(fā)的合作路線。正是基于對中材科技鋰膜技術(shù)積淀、科學(xué)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃及中國廣闊的市場前景的認同，中國建材集團的全力支持與高瞻遠矚的戰(zhàn)略決策，最終促成了當(dāng)時世界上單線規(guī)模最大的鋰電池隔膜生產(chǎn)線的建成。

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解決設(shè)備難題

2016年3月，中材科技將鋰膜確定為重點發(fā)展培育的產(chǎn)業(yè)，成立中材鋰膜有限公司，同年5月啟動“年產(chǎn)2.4億平方米鋰電池隔膜”項目建設(shè)。為了掌握核心技術(shù)、實現(xiàn)彎道超車，項目團隊選擇國際先進的濕法雙向同步拉伸技術(shù)路線，創(chuàng)新采用“聯(lián)合開發(fā)體+BT投資”的商業(yè)模式。由于該項目的裝備技術(shù)屬于全球首創(chuàng)，受限于技術(shù)成熟度低及國外技術(shù)壟斷，項目建設(shè)遇到了前所未有的困難和挑戰(zhàn)，調(diào)試過程屢受挫折。寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來，2017年8月13日凌晨三點，滕州一期項目第一條生產(chǎn)線首次貫通！2017年8月30日，“年產(chǎn)2.4億平米鋰電池隔膜建設(shè)項目”首條生產(chǎn)線投產(chǎn)，標(biāo)志著中材鋰膜打破國外壟斷，成功實現(xiàn)了鋰電池材料中最后一個關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化，研發(fā)、生產(chǎn)能力再上新的臺階。為快速擴大鋰膜產(chǎn)業(yè)，中材科技于2019年8月成功收購了湖南中鋰，通過“內(nèi)生增長+外延并購”雙輪驅(qū)動，產(chǎn)能規(guī)模、市場占有率和綜合實力躍居行業(yè)前三，為牢固樹立中材科技鋰膜產(chǎn)業(yè)品牌、推動實現(xiàn)跨越式發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。2019年12月，中材科技與大連裝備、大橡塑和法國ESOPP四方合資成立裝備平臺公司，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的穩(wěn)定核心技術(shù)裝備供應(yīng)和國產(chǎn)化提供了保障。2021年6月18日，鋰膜產(chǎn)業(yè)完成了法人整合，實現(xiàn)了公司治理統(tǒng)一和企業(yè)品牌統(tǒng)一。目前中材鋰膜全球排名前十電池客戶開發(fā)率達80%，產(chǎn)品得到了全球一流鋰電池企業(yè)的充分認可，品牌價值凸顯，是全球隔膜行業(yè)最具創(chuàng)新性、成長性企業(yè)之一。

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鋰膜雖輕責(zé)任重大。一張小小的鋰電池隔膜，承載的是數(shù)百個中材鋰膜人日日夜夜的堅守，承載的是中國建材集團新材料產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的決心，承載的是為民族工業(yè)爭氣的壯志和雄心。

目前中材鋰膜擁有國際先進的濕法隔膜制造裝備以及領(lǐng)先的技術(shù)研發(fā)能力，具備4-14μm兼顧同步和異步工藝定制基膜研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能力，在行業(yè)內(nèi)率先開發(fā)和批量應(yīng)用7μm產(chǎn)品；具備應(yīng)用于不同電池技術(shù)路線和應(yīng)用場景的多工藝涂覆產(chǎn)品系列開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能力，處于行業(yè)領(lǐng)先水平?？筛鶕?jù)客戶需求，定制開發(fā)系列化產(chǎn)品，適應(yīng)高安全性、高能量密度、高功率、長壽命等鋰電池技術(shù)發(fā)展方向，助力國家早日實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標(biāo)。接下來中材鋰膜將始終堅持致力于成為世界一流鋰電池隔膜研發(fā)制造和服務(wù)提供商的戰(zhàn)略定位，緊緊圍繞“強基擴能、攀登一流”目標(biāo)，加速推進國內(nèi)外產(chǎn)能布局和在建產(chǎn)能釋放，實現(xiàn)“十四五”末總產(chǎn)能超70億平方米的目標(biāo)，在高質(zhì)量發(fā)展中邁出新步伐。

未來，我們期待中材鋰膜為引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)進步，促進新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻。

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