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2023 05/ 22 10:49:05
來源:經濟參考報

一張鋰電池隔膜背後的“技術破壁”

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  厚度僅有5微米,相當于一張普通列印紙的一半。這些看起來稀松平常的白色“塑膠布”,便是鋰電池隔膜,它能使正、負極分隔開來,防止兩極接觸而短路,對于鋰電池的重要性堪比瓣膜之于人體心臟。

  從手機、電腦再到新能源汽車,鋰電池早已與我們的生活息息相關,而隔膜曾一度是我國鋰電産業發展的最後一塊“短板”。近年來,從10微米以上到5微米,我國自主研發的鋰電池隔膜越來越薄,穩定性和安全性越來越高,相關技術打破國外壟斷,不僅實現了國産化,還處于領先地位。

  位于山東滕州的中材鋰膜有限公司(下稱“中材鋰膜”)車間物流區,11臺機器人物流車沿著地上的黃色軌道,載著一卷卷標有型號、數字條碼的鋰電池隔膜,經過接貨、送貨、檢查、再加工的工序後,送至全自動立體倉儲庫。

  為破解高端隔膜長期依賴進口的局面,近年來中材鋰膜母公司中材科技依托旗下南京玻璃纖維研究設計院有限公司等技術團隊,啟動鋰膜研究開發,選擇了代表全球最高技術水準、開發難度最大的濕法雙向同步拉伸工藝技術方向。

  記者了解到,鋰電池隔膜主要通過幹法拉伸和濕法拉伸兩種不同工藝制備而成。所謂濕法雙向同步拉伸工藝,是指將膜片在縱橫向同時進行拉伸,讓隔膜上的微孔接近圓形。與雙向異步拉伸相比,由于減少了單獨縱向拉伸這一步,可以讓隔膜的孔徑大小更均勻。在厚度上,幹法拉伸的隔膜厚度在10微米以上,而濕法雙向同步拉伸可以讓隔膜厚度達到5微米。隔膜越薄,電池能量密度越高,穩定性越高。

  “經過不斷攻關,連續突破生産線橫拉、一次熱處理、二次熱處理等多道難題,最終取得技術突破。” 中材鋰膜黨委書記、董事長白耀宗説,2017年8月30日,中材鋰膜“年産2.4億平方米鋰電池隔膜建設項目”首條生産線在山東滕州投産,標誌著在相關領域打破國外壟斷,不僅實現了國産化,還處于領先地位。

  鋰電池隔膜拉伸技術取得了突破,但又在設備上“卡了殼”。

  中材鋰膜多位研發人員在接受《經濟參考報》記者採訪時回憶道,當時,國內選用進口設備的濕法鋰膜生産廠家多採用的是日本生産線,其裝備體係較為成熟,但存在技術壁壘較高、交貨周期長、不能定制化等不利因素。基于此前技術研發時的經驗,科研團隊有很多想法希望在新的生産線上體現出來。如果選擇國外生産設備,就始終處于跟在別人後面的現象,無法真正跑贏對手。

  “是跟在人家後面走,還是從無到有,研發新的生産設備?”答案是“為國産技術爭口氣”。

  據白耀宗介紹,企業選擇了與設備供應商協同創新開發的合作路線。在中國建材集團的全力支援下,最終生産設備也逐步實現自主可控,確保隔膜生産不再受制于人。

  如今,走進中材鋰膜滕州基地內的生産車間,可以看到不少區域都實現了無人化生産,僅有幾名工作人員在中控室的螢幕前控制生産線的運轉。在品質控制車間,工人們在精密儀器上有條不紊地進行著檢驗工序。

  “企業非常注重對産品品質的把控,在品質策劃、品質控制、體係管理三個模組對産品從生産到應用進行保障,目前主線A品率能穩定在90%左右,得到了多家客戶的認可。”中材鋰膜材料開發工程師董秋春告訴記者。

  值得注意的是,通過每卷鋰膜上的條碼,可以追溯到每卷鋰膜的品質檢測結果,並隨時在立體庫中調出、選用。“這是全國隔膜行業內為數不多的智能物流設備及自動化控制立庫。”董秋春説,依托持續的技術創新,中材鋰膜的三期廠房,已實現高度智能化、信息化。

  記者了解到,中材鋰膜目前已在山東滕州、湖南常德、湖南寧鄉、內蒙古呼和浩特、江蘇南京、江西萍鄉、四川宜賓等地建設了生産基地,産能規模位居行業前列。

  工信部日前公布的數據顯示,去年,我國鋰電年總産值首次突破萬億元,超過1.2萬億元。據相關研究機構測算,未來五年,新能源汽車銷量復合增長率將達到50%以上,對鋰電池的需求同樣快速增長。2023年鋰電池隔膜的需求量將達到100億平方米以上,2025年將達到250億平方米以上。

  “中材鋰膜正搶抓鋰電發展的機遇,目前企業在滿負荷生産,産品已經供不應求。”中材鋰膜産品工程師吳奇陽説,2019年中材鋰膜月供貨量約為兩千萬平方米,如今月供貨量已超過一億平方米。

  “‘十四五’期間,企業規劃産能力爭達到70億平方米,向全球鋰膜行業頭部企業目標持續前進。”白耀宗説。(記者 邵魯文 王璐)

【糾錯】 【責任編輯:王雪 】
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