11月2日,中國電動汽車百人會召開了“動力電池材料及材料綜合利用”研討會,來自高校、科研院所、企業(yè)的60余名嘉賓就此主題進行了深入探討。以下是中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員吳大勇在研討會上的發(fā)言整理:
隔膜技術(shù)的專利情況
關(guān)于鋰電的專利申請較多,如果我們用鋰電池和隔膜作為關(guān)鍵詞搜索,可搜索出一千多項專利。但是從授權(quán)來看并不多,只有52%的專利授權(quán)。如果用授權(quán)量來看持續(xù)增長的專利數(shù)量,每年是100多篇。因為2014年、2015年的數(shù)據(jù)申請之后還沒有通過授權(quán),所以這個數(shù)據(jù)不足為憑,但是總的趨勢是向上的。如果僅看光用隔膜和聚烯烴的專利就少很多了,大概幾十篇專利。
隔膜國產(chǎn)化發(fā)展之路
我國隔膜產(chǎn)業(yè)化之路從2000年到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展了將近20年的時間,屬于新興產(chǎn)業(yè)。大概到2010年的時候仍屬于暴利行業(yè),一平米幾十塊錢。大家都認(rèn)為這個行業(yè)有利可圖,隨后第一條線是干法的,但是產(chǎn)業(yè)面臨很多問題,包括設(shè)備、技術(shù)、資金都有問題。到了2012年以后濕法雙拉就發(fā)力了,到現(xiàn)在大家的投資熱情很高。到2016年,大家開始考慮做這個事情的人太多了,存在同質(zhì)競爭的問題,生態(tài)開始變差,目前狀況非常不好。
經(jīng)過將近15年的發(fā)展,我國聚烯烴隔膜的干法單拉已經(jīng)接近國外的水平,雙拉則進步不是很大。從聚烯烴的工藝來看,異步雙拉和國外的水平差不多,同步雙拉的水平很高,但是目前產(chǎn)量比較少。
面臨的問題與挑戰(zhàn)
隔膜的拉伸是很復(fù)雜的,當(dāng)工藝有變化的時候,包括速度、原料、拉伸比、寬幅等,一旦發(fā)生變化產(chǎn)品就會出現(xiàn)變化,包括雜質(zhì)不均勻、孔徑不均勻、透氣性、強度下降等。應(yīng)該說產(chǎn)品的缺陷反映了工藝和設(shè)備的問題,每個工藝環(huán)節(jié)在我國大多數(shù)企業(yè)當(dāng)中都存在問題,由于缺乏懂技術(shù)的人才,無法解決后續(xù)的問題,是產(chǎn)業(yè)面臨的主要問題。
從國產(chǎn)裝備來看,國產(chǎn)雙拉線還沒有得到國內(nèi)企業(yè)的認(rèn)同,關(guān)鍵部件的穩(wěn)定性比較差,使用期較短,擠出系統(tǒng)、溶劑萃取系統(tǒng)問題非常多,幾乎每個企業(yè)都有,輔助設(shè)備仍然處于仿制階段。
從產(chǎn)品來看,開發(fā)新產(chǎn)品、增加新的產(chǎn)品規(guī)格還需要建立在有能力開展工藝實驗和改造設(shè)備的基礎(chǔ)上,但現(xiàn)在這方面人才比較匱乏。產(chǎn)品缺乏前瞻性,包括產(chǎn)品設(shè)計到后續(xù)的東西都處于跟跑的狀態(tài)。這個問題需要從國家層面來解決,應(yīng)避免盲目擴張,提高工藝水平和設(shè)備水平,合理布局新產(chǎn)品。
目前面臨的一個挑戰(zhàn)是,國內(nèi)設(shè)備企業(yè)能否與隔膜廠家合作為工藝的調(diào)試和優(yōu)化研制設(shè)備,需要進一步投入并且作為團隊來合作。隔膜企業(yè)和高校、研究所應(yīng)開展深入合作,企業(yè)應(yīng)對這樣的研究單位進行投入,研究人員也應(yīng)該深入到生產(chǎn)一線,這樣才能掌握第一手資料。隔膜的設(shè)計能否跟上鋰電池發(fā)展需要,新產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化多久能夠?qū)崿F(xiàn),這都是給我們的挑戰(zhàn)。
對未來發(fā)展方向的預(yù)判
PP隔膜和PE隔膜的特點有很大差異,各有用武之地,不好說誰能取代誰。PP隔膜抗氧化性比PE強,PE隔膜容易做薄。聚烯烴和陶瓷涂覆的隔膜可以把安全性提高到150-180℃區(qū)間。目前,PE和納米陶瓷涂覆膜可以把安全性提高到180℃附近。以PE或者PP為基材,功能高分子涂層復(fù)合膜有新的特性。以PE或者PP為基材做各種陶瓷涂復(fù)合膜,可以提高性能。另外,耐高壓的、耐高溫的其它高分子材料,其實還有可能應(yīng)用到鋰硫電池當(dāng)中去。
隔膜產(chǎn)業(yè)應(yīng)當(dāng)在引進和吸收中發(fā)展,中國的隔膜產(chǎn)業(yè)一定能能夠做大做強,并且居于世界首位。但是目前研發(fā)和工藝研究的投入還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,需要強化。智力資源需要整合。應(yīng)該說沒有哪種隔膜適應(yīng)于所有的電池產(chǎn)品,隔膜產(chǎn)品應(yīng)該是多樣化,建議生產(chǎn)企業(yè)提前布局不同的產(chǎn)品。另外,新型隔膜是終將要出現(xiàn)的,材料的復(fù)合化、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化是必然的一個趨勢。
(根據(jù)會議速記整理,未經(jīng)本人審核)