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关于开展新能源汽车及锂电池隔膜调研的报告1

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关于锂离子电池隔膜产业调研的汇报

一、我国新能源汽车政策导向及未来发展

2010年5月31日,国家财政部、科技部、工业和信息化部、国家发展改革委联合出台《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》,确定在上海、长春、深圳、杭州、合肥等五个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。其中补助标准“插电式混合动力乘用车最高补助5万元/辆;纯电动乘用车最高补助6万元/辆。”

另外,由工信部牵头制订的《节能与新能源汽车发展规划(2011年至2020年)》(以下简称《规划》)已经完成,目前正在向各相关部委征求意见。2010年9月5日,工信部装备工业司副司长王富昌“2010中国汽车产业发展国际论坛”上指出,规划目前正在修改阶段,有望年内出台。

《规划》详细列出了中国节能与新能源汽车的发展目标,即到2020年,新能源汽车产业化和市场规模达到全球第一,其中新能源汽车(插电式混合动力汽车、纯电动汽车、氢燃料电池汽车等)保有量达到500万辆;以混合动力汽车为代表的节能汽车销量达到世界第一,年产销量达到1500万辆。

《规划》建议,未来十年,中央财政拿出超过1000亿元的巨额资金,用以扶持节能与新能源汽车产业链发展。其中,500亿元为节能与新能源汽车产业发展专项资金,重点支持关键技术研发和产业化;300亿元用于支持新能源汽车示范推广;200亿元用于推广混合

动力汽车为重点的节能汽车;另外100亿元用于扶持核心汽车零部件业发展;50亿元用于试点城市基础设施项目建设。

从国家近期出台和即将出台的针对节能和新能源汽车的大力扶持政策来看,节能与新能源汽车产业发展规划和一揽子扶持政策一旦出台,必将在市场再度掀起一波新能源汽车的热潮。而与新能源汽车相关的产业,也将随之受益。

二、新能源汽车产业链受益环节初步分析

新能源汽车产业链大致可以分为上游的原材料(主要指电池的各种材料),电池、电机和电站等核心零部件,整车等。由于所处的行业位置差异较大,不同产业链的获益程度相差颇多。车用动力电池无疑是新能源汽车最为核心的部件。仅从市场增量而言,由于区别于传统汽车行业,动力电池将最为获益。

锂动力电池的生产又可拆分为隔膜、电解液、正极材料、负极材料4个子行业,这些材料分别占锂电池成本的30%—40%、10%至15%、30%—40%和5%—30%。其中,隔膜是锂电材料中技术含量最高的高附加值材料,毛利率最高可达70%以上。隔膜的性能优劣,直接影响电池的容量、循环及安全性能等特性。

三、锂电池隔膜产品介绍、生产技术、制造商和市场情况 1、产品介绍

锂电池隔膜是指在锂离子电池正极与负极中间的聚合物隔膜,是锂电池最关键的部分,对电池安全性和成本有直接影响。其主要作用有:隔离正、负极并使电池内的电子不能自由穿过;让电解液中的离

子在正负极间自由通过。其锂离子传导能力直接关系到锂电池的整体性能,其隔离正负极的作用使电池在过度充电或者温度升高的情况下能限制电流的升高,防止电池短路引起爆炸,具有微孔自闭保护作用,对电池使用者和设备起到安全保护的作用。

对隔膜的基本要求是:具有足够的隔离性和电子绝缘性,能保证正负极的机械隔离和阻止活性物质的迁移;有一定的孔径,对锂离子有很好的透过性,保证低电阻和高离子传导率;由于锂离子电池采用有机溶剂和非水电解液,因此应具有足够的化学稳定性和电化学稳定性,有一定的耐湿性和耐腐蚀性;对电解液的浸润性好,有足够的吸液保湿能力和离子导电性;具有足够的力学性能和防震能力,并且厚度尽可能小;自动关断保护性能好。隔膜的力学性能是影响其应用的一个重要因素,如果隔膜破裂,就会发生短路,降低成品率,因此要求隔膜有一定的强度、弹性和耐摩擦性能。

目前市场化的锂离子电池隔膜主要聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)为主的聚烯烃隔膜,包括单层PE,单层PP,三层PP/PE/PP复合膜。隔膜技术难点在于造孔的工程技术。隔膜价格居高不下的主要原因是一些制作隔膜的关键技术被日本和美国所垄断,国产隔膜特别是高端隔膜的指标还未达到国外产品的水平。

目前,世界上只有日本、美国等少数几个国家拥有锂离子电池聚合物隔膜的生产技术和相应的规模化产业。目前国内隔膜市场80%以上被美、日进口产品占领,国产隔膜主要在中、低端市场使用。按照近几年电池产量10亿只估计,每年隔膜的消耗量在3亿~5亿m2

之间,市场价值在10~15亿元。而一旦新能源汽车普及,需求量将会有更大的提高。

2、生产技术

目前聚烯烃隔膜生产工艺可按照干法和湿法分为两大类,同时干法又可细分为单向拉伸工艺和双向拉伸工艺。

干法单向拉伸工艺是通过生产硬弹性纤维的方法,制备出低结晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜,在高退火获得高结晶度的取向薄膜。这种薄膜先在低温下进行拉伸形成银纹等微缺陷,然后高温下使缺陷拉开,形成微孔。

湿法又称相分离法或热致相分离法,将高沸点小分子作为致孔剂添加到聚烯烃中,加热熔融成均匀体系,然后降温发生相分离,拉伸后用有机溶剂萃取出小分子,可制备出相互贯通的微孔膜材料,适用的材料广泛。

从理论上分析,干法双向拉伸工艺生产的隔膜经过双向拉伸,在纵向拉伸强度相差不大的情况下,横向拉伸强度要明显高于干法的单向拉伸工艺生产的隔膜。物理性能和机械性能方面干法双向拉伸工艺生产的隔膜更占优势。然而湿法隔膜可以得到更高的孔隙率和更好的透气性。可以满足动力电池的大电流充放的要求。但由于湿法采用聚乙烯基材,熔点只有140℃。所以热稳定性比较差。

隔膜生产工艺特点

生产方式 工艺原理 方法特点

干法

单向拉伸 晶片分离

设备复杂,精度要求

高,投资大 湿法 双向拉伸

晶型转换

设备复杂、投资较大,设备复杂、投资较大、一般需成孔剂等添加周期长、工艺复杂、

产品特点

厂家

工艺复杂、控制难度剂辅助成孔 成本高、能耗大 高、环境友好 微孔尺寸、分布均匀、微孔尺寸、分布均匀,微孔尺寸、分布均匀,微孔导通性好、能生稳定性差 适宜生产较薄产品,

产不同厚度的产品,只能生产PE膜

能生产PP、PE产品和现只能生产较厚规格

三层复合产品 PP膜 Celgard、UBE 新乡格瑞恩、桂林新旭化成、东燃及美国

时科技 Entek

3、市场情况和制造商

电池隔膜的发展是随着锂离子电池的需求不断变化而不断发展的,从体积上看,锂离子电池正在朝着小和大两个截然不同的方向发展。

在一些如手机、数码相机等电子产品上,为了迎合美观、便于携带的需求,电池厂将电池的电芯做得非常小巧。为了追求高的能量密度,在狭小的体积中能容纳下更多的电极材料,电池厂家希望隔膜的厚度越薄越好,通常隔膜的厚度为25μm,现在很多厂家要求提供20μm甚至16μm厚的隔膜。隔膜的性能影响离子电导率,从而直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能等性能。

而与此相反,在电动自行车、电动汽车及电动工具等所使用的动力电池方面,为了获得高的容量、提供大的功率,通常一个电池需要使用几十甚至上百个电芯进行串接。由于锂电池具有潜在的爆炸危险,隔膜的安全性相当重要,现在市场上对厚度为40μm聚丙烯隔膜的需求量在日益增加,将是国内未来锂离子动力电池隔膜的一个重要发展方向。

中国锂离子电池生产所需的隔膜材料主要依靠进口。2007年耗用外汇超过1.8亿美元(价格以每平方米2.8美元计),每年进口锂离

关于开展新能源汽车及锂电池隔膜调研的报告1

关于锂离子电池隔膜产业调研的汇报一、我国新能源汽车政策导向及未来发展2010年5月31日,国家财政部、科技部、工业和信息化部、国家发展改革委联合出台《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》,确定在上海、长春、深圳、杭州、合肥等五个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。其中补助标准“插电式混合动力乘用车最高补
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