干法多層隔膜產(chǎn)量少，但在動力電池的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)o可取代。

    預(yù)計2025年全球隔膜需求約86億平

    據(jù)多家市場研究機構(gòu)預(yù)測，2025年全球鋰離子電池裝機量將達到500-600GWh,隔膜的年總需求量約為86億平方米，其中干法多層隔離膜的總需求量約10億平米。一般而言，車載用電池材料從電池設(shè)計到裝機及下線的周期大約為3-4年，也意味著，隔膜的用量將在2021年顯現(xiàn)。

    眾所皆知，全球領(lǐng)先的電池供貨商，包含BYD、EVE、EnvisionAESC、SamsungSDI、LGChem、PrimePlanetEnergy&SolutionsInc等公司，在其材料設(shè)計上，都同時采用了干法工藝隔離膜。顯而易見，干法制程的隔離膜產(chǎn)品有其自身的特點和優(yōu)勢。
 

  
干法多層隔膜在應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)勢

    1、生產(chǎn)工藝方面

    以高安全性為基礎(chǔ)的設(shè)定下，從設(shè)備控制能力及精度而言，干、濕法隔膜的生產(chǎn)技術(shù)，都有別于一般塑料的生產(chǎn)要求。兩種工藝的隔離膜不管在連續(xù)自動化生產(chǎn)、良率、產(chǎn)能上都投入了許多的研究，也都能滿足動力電池上的需求。特別是干法隔膜，為了達到穩(wěn)定性的嚴格要求，在新一代生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計上，將多個工藝流程合并或提高可用層數(shù)及生產(chǎn)速率等方案，用以提高產(chǎn)能。

    舉例來說，一次進行24層的多層同時延伸逐漸成為標準。在高端動力電池的應(yīng)用中，大部分的隔離膜生產(chǎn)設(shè)備采用了較穩(wěn)定的歐洲及日本設(shè)備供應(yīng)鏈。例如，在國內(nèi)干法工藝的押出設(shè)備采用上，大量的使用了奧地利的押出設(shè)備供貨商SML的薄膜押出設(shè)備。

    2、生產(chǎn)成本方面

    在干法隔膜的生產(chǎn)中，因為采用了聚丙烯及聚乙烯作為主材料，同時生產(chǎn)工序少，被認定在材料成本上優(yōu)于采用超高分子量聚乙烯為主材的濕法工藝。但其實隨著市場需求量、原材料供貨商的競爭及生產(chǎn)效率的提升，超高分子量聚乙烯的價格也以每年8-10%的幅度下降，也就是說濕法隔膜的材料成本已經(jīng)有所下降。眾所周知，為了滿足動力電池在高溫穩(wěn)定性的基本需求，采用濕法工藝制造的隔離膜，必需進行陶瓷涂覆，所以制造成本也就大幅的提高了?？偟膩碚f，干法工藝隔膜仍然掌握著成本的優(yōu)勢。

    3、產(chǎn)品性能方面

    (1)在充放電性能的表現(xiàn)上，其中干法制程因結(jié)構(gòu)的曲折度低，在放電性能的表現(xiàn)上相當優(yōu)異，即使因為高安全性的需求，采用了厚度較厚的隔離膜，也可以輕易的進行高功率放電，有著顯著的優(yōu)勢。

    (2)在能量密度的要求下，因為工藝設(shè)計上的差異，濕法工藝所生產(chǎn)的隔離膜基材厚度為7-12um，但應(yīng)用在動力電池上，包含涂覆層后的厚度一般在12-20um，若是以隔離膜厚度換算能量密度的提升，計算提升量約為0.5%/um。故若以12um的濕法涂覆隔離膜取代16um的干法隔離膜，可以提高的能量密度僅約為2%。

    (3)對于能量密度的提升而言，除了隔離膜厚度減薄的解決方案外，隔離膜的壓縮特性也相當重要。一般而言，干法多層隔離膜在固定體積下的可壓縮率較高，因此也可以藉此特性來提高能量密度。

    4、安全性方面

    (1)許多高容量的圓柱電池設(shè)計，因為安全性議題，關(guān)注的方向不再是隔離膜厚度的減薄，部分的電池供貨商反而開始把隔離膜的厚度提高。如何兼顧厚度及放電能力的優(yōu)異性是各家電池供貨商急需考慮和解決的項目。此情況下干法隔膜的安全性優(yōu)勢凸顯出來，尤其在電動工具的表現(xiàn)上，相當優(yōu)異。

    (2)混和動力汽車使用的方形電池，在高電壓體系下的短路行為，近年來引發(fā)廣泛議論。一般而言，常見的物理短路可以藉由隔離膜的材料進行調(diào)整。但化學(xué)短路就直接跟隔離膜的厚度有關(guān)。太薄的隔離膜在耐化學(xué)短路的承受度上就越低，因此采用薄型化隔離膜，需要注意因為化學(xué)短路而產(chǎn)生的安全性問題。

    (3)在電池熱沖擊的安全性測試中，干法隔離膜因其生產(chǎn)中采用了單軸拉伸的技術(shù)，所以在橫向的熱收縮小，有利于防止加熱時的短路。

    (4)在電池異物內(nèi)短路的測試中，干法多層隔離膜，在相同厚度的比較下，因特殊的結(jié)構(gòu)性其在外力下抵抗金屬穿刺的能力較高，可以提高安全性。

    (5)在電池過充電的測試中，隔離膜的自動斷路能力也是評價的重點。在測試結(jié)果中，因為干法隔膜所采用的聚乙烯，有別于濕法隔膜中的超高分子量聚乙烯。在溫度到達熔點后，采用干法工藝的多層隔離膜可以將薄膜內(nèi)阻提高1,000-10,000倍的水平，從而提高防過充能力。

    最后，社會企業(yè)責任（英文：CorporateSocialResponsibility，簡稱CSR），依循聯(lián)合國于2015年的永續(xù)發(fā)展高峰會上通過全新「永續(xù)發(fā)展目標(SDGs)」包括17項永續(xù)發(fā)展綱領(lǐng)展開。采用干法工藝的隔離膜產(chǎn)品，不但不使用有機溶劑，同時材料都可以回收再利用，凸顯其環(huán)保優(yōu)勢。

    作者聯(lián)系方式:weiting.yeh@benqmaterials.com