锂电池隔膜是锂电池正负极之间的一层薄膜，其厚度仅为头发丝的十分之一。在锂电池进行电解反应时，隔膜能够分隔正负极，防止短路现象的发生，同时允许电解质离子自由通过。作为锂电池四大材料之一，隔膜的成本约占锂电池成本的10-20%，毛利率可达50%~60%，是研发难度最大、技术含量最深、附加值最高、投资强度最大的锂电池材料。 隔膜作为锂电上游材料之一，近年来随着锂电上下游产业链密集降价，隔膜行业处在供需均增、供大于求格局难改的局面。星源材质发布新一代高安全性锂电隔膜，价格将高于常规的涂覆隔膜，而恩捷股份和星源材质也纷纷布局毛利更高的海外市场。业内人士认为，隔膜企业除了向技术要利润外，贴近海外厂商布局建厂是行业大趋势。
进入年底，两大电池隔膜企业，星源材质、恩捷股份日前接连发布公告，分别与亿纬锂能签订电池隔膜供应大单。
星源材质公告称，子公司英诺威与亿纬锂能约定，2025年至2030年期间，后者将向前者采购电池隔膜不少于20亿平方米；恩捷股份公告称，亿纬锂能在东南亚、欧洲等市场将优先采购上海恩捷电池隔膜，2025年至2031年期间，采购不少于30亿平方米。
从锂电头部企业供货规模指引来看，这一定程度上反映了产业链的未来增速。根据市场数据，1GWh锂电池需对应1500万平方米电池隔膜，这也意味着亿纬锂能与两大电池隔膜供应商采购隔膜对应的电池产能将超过330GWh，换言之，预示着隔膜行业将迎来新的发展机遇。
产业链价格下跌放缓，加上降本增效和产能规模带来的溢出效应，后续锂电企业有望抵消价格下跌带来的影响，迎来毛利修复。针对市场普遍关注的电池价格战问题，当前整个市场的供应偏紧，因此电池价格继续下跌的机会较小，而上涨的机会则相对较大。“随着市场供需矛盾的逐步加剧，这一趋势将会更加明显。”星源材质董事长陈秀峰认为。
2024年上半年，许多电池厂的数据表现亮眼，而与此形成鲜明对比的是，隔膜厂商则面临着成本压力和价格下滑的困境。
在此背景下，隔膜企业纷纷加大研发投入，推出新一代高技术含量的产品。陈秀峰说：“对于隔膜企业而言，新的电池技术发展要求适配新一代锂电隔膜技术。只有不断推出新技术、新产品，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。”
星源材质日前在新投产的华南基地宣布，率先推出超快充纳米纤维复合隔膜和聚酰亚胺隔膜等新一代高安全性锂电隔膜产品。
“此次发布的超快充纳米纤维复合隔膜和聚酰亚胺隔膜，是公司技术实力的体现，也是国内隔膜厂商在电池安全中承担更多责任的体现。”陈秀峰表示，此次发布的新产品将大幅提升电池的安全性，虽然价格相对较高，但其在整个汽车成本中的占比并不大。随着技术的进步和产量的提升，这些产品的价格将会逐渐下降，并在未来三年内达到一个合理的水平。
除了推出新一代高技术含量的产品外，隔膜企业还在加速新旧产品的切换，提高产品的毛利率和盈利能力。业内人士指出，目前锂电隔膜湿法基膜朝5微米及以下，干法隔膜向10微米以下发展。同时，固态电池的发展带来新材料体系，固态电解质实现对隔膜的取代，但固态电解质仍以薄膜形式存在。
固态电池何时大规模落地？在陈秀峰看来，至少需要5到8年的时间。在未来很长一段时间，传统锂电池仍将是主流，当全固态电池逐步进入市场，固态电池和传统锂电池可能会长期并存。在固态电池领域，星源材质已有积极布局。陈秀峰表示，星源材质在固态电解质和固态电池隔膜方面都有很多积累，是国内布局最早、投入时间最长、投入资源最多的企业之一。
面对国内市场的激烈竞争，隔膜企业纷纷将目光投向海外市场。
2023年中国企业占据全球隔膜市场80%以上的份额。按照每GWh锂电池需要的隔膜数量，预计到2030年全球锂电池产量将达4500GWh以上，隔膜出货量将达610亿平方米，其中530亿平方米以上的出货由中国企业提供。
由于海外锂电隔膜产能不足，全球隔膜市场主要由中国企业占据，而海外隔膜产品的毛利率更高，根据星源材质2024年半年报，海外业务的毛利率相比国内高，这也使得中国隔膜企业拓展海外市场的积极性更高。
今年以来，隔膜龙头之一的恩捷股份海外动作频频。2024年1月，公司将美国项目调整为14条年产能7亿平方米锂电池涂布隔膜产线；匈牙利基地一期正在客户验证阶段；6月，恩捷股份公告，拟投建匈牙利二期项目，规划建设4条全自动制膜生产线及配套涂布产线，总产能约8亿平方米/年。9月，公司公告称拟在马来西亚投建10亿平方米/年隔膜产能，预计投资20亿元；除此之外，在美国的涂覆工厂也处于建设阶段。
“星源材质是最早出海的一批锂电池产业链企业，公司国际化进程主要由客户需求驱动。例如，LG作为公司的主要客户，其全球业务需求促使星源材质必须走向国际化。这与苹果对中国产业链企业的影响类似，也是客户导向。”陈秀峰说。
星源材质的欧洲一期工厂在2022年5月投产。2023年，公司在马来西亚槟城州选址，投资建设锂电池隔膜生产基地，意在为下游客户提供本土化配套。此外，星源材质还与LGES、三星SDI、CATL、BYD等全球一流电池厂商持续开展深度合作，并与奔驰、宝马、大众、丰田等全球知名汽车厂商建立了合作关系。
在海外市场开拓方面，星源材质已取得显著成果。日前星源材质公告，公司与大众集团旗下动力电池子公司签订定点协议，预计2025至2032年期间将累计供货约20.9亿平方米湿法涂覆锂电隔膜材料。
锂离子电池是现代高性能电池的代表，由正极材料、负极材料、隔膜、电解液四个主要部分组成。其中，隔膜是一种具有微孔结构的薄膜，是锂离子电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件，在锂电池中起到如下两个主要作用：1）隔开锂电池的正、负极，防止正、负极接触形成短路；2）薄膜中的微孔能够让锂离子通过，形成充放电回路。 高性能锂电池需要隔膜具有厚度均匀性以及优良的力学性能（包括拉伸强度和抗穿刺强度）、透气性能、理化性能（包括润湿性、化学稳定性、热稳定性、安全性）。隔膜的优异与否直接影响锂电池的容量、循环能力以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。 锂电池隔膜具有的诸多特性以及其性能指标的难以兼顾决定了其生产工艺技术壁垒高、研发难度大。隔膜生产工艺包括原材料配方和快速配方调整、微孔制备技术、成套设备自主设计等诸多工艺。其中，微孔制备技术是锂电池隔膜制备工艺的核心，根据微孔成孔机理的区别可以将隔膜工艺分为干法与湿法两种。 干法隔膜工艺是隔膜制备过程中最常采用的方法，该工艺是将高分子聚合物、添加剂等原料混合形成均匀熔体，挤出时在拉伸应力下形成片晶结构，热处理片晶结构获得硬弹性的聚合物薄膜，之后在一定的温度下拉伸形成狭缝状微孔，热定型后制得微孔膜。目前干法工艺主要包括干法单向拉伸和双向拉伸两种工艺。 干法单拉；是使用流动性好、分子量低的聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）聚合物，利用硬弹性纤维的制造原理，先制备出高取向度、低结晶的聚烯烃铸片，低温拉伸形成银纹等微缺陷后采用高温退火使缺陷拉开，进而获得孔径均一、单轴取向的微孔薄膜。 干法单拉工艺流程为：1）投料：将PE或PP及添加剂等原料按照配方预处理后输送至挤出系统。2）流延：将预处理的原料在挤出系统中经熔融塑化后从模头挤出熔体，熔体经流延后形成特定结晶结构的基膜。3）热处理：将基膜经热处理后得到硬弹性薄膜。4）拉伸：将硬弹性薄膜进行冷拉伸和热拉伸后形成纳米微孔膜。5）分切：将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为成品膜。 干法双拉:是中科院化学研究所开发的具有自主知识产权的工艺，也是中国特有的隔膜制造工艺。由于PP的β晶型为六方晶系，单晶成核、晶片排列疏松，拥有沿径向生长成发散式束状的片晶结构的同时不具有完整的球晶结构，在热和应力作用下会转变为更加致密和稳定的α晶，在吸收大量冲击能后将会在材料内部产生孔洞。该工艺通过在PP中加入具有成核作用的β晶型改性剂，利用PP不同相态间密度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔。 干法双拉工艺流程为：1）投料：将PP及成孔剂等原料按照配方预处理后输送至挤出系统。2）流延：得到β晶含量高、β晶形态均一性好的PP流延铸片。3）纵向拉伸：在一定温度下对铸片进行纵向拉伸，利用β晶受拉伸应力易成孔的特性来致孔。4）横向拉伸：在较高的温度下对样品进行横向拉伸以扩孔，同时提高孔隙尺寸分布的均匀性。5）定型收卷：通过在高温下对隔膜进行热处理，降低其热收缩率，提高尺寸稳定性。 湿法工艺:是利用热致相分离的原理，将增塑剂（高沸点的烃类液体或一些分子量相对较低的物质）与聚烯烃树脂混合，利用熔融混合物降温过程中发生固-液相或液-液相分离的现象，压制膜片，加热至接近熔点温度后拉伸使分子链取向一致，保温一定时间后用易挥发溶剂（例如二氯甲烷和三氯乙烯）将增塑剂从薄膜中萃取出来，进而制得的相互贯通的亚微米尺寸微孔膜材料。 湿法工艺适合生产较薄的单层PE隔膜，是一种隔膜产品厚度均匀性更好、理化性能及力学性能更好的制备工艺。根据拉伸时取向是否同时，湿法工艺也可以分为湿法双向异步拉伸工艺以及双向同步拉伸工艺两种。 湿法异步拉伸工艺流程为：1）投料：将PE、成孔剂等原料按照配方进行预处理输送至挤出系统。2）流延：将预处理的原料在双螺杆挤出系统中经熔融塑化后从模头挤出熔体，熔体经流延后形成含成孔剂的流延厚片。3）纵向拉伸：将流延厚片进行纵向拉伸。4）横向拉伸：将经纵向拉伸后的流延厚片横向拉伸，得到含成孔剂的基膜。5）萃取：将基膜经溶剂萃取后形成不含成孔剂的基膜。6）定型：将不含成孔剂的基膜经干燥、定型得到纳米微孔膜。7）分切：将纳米微孔膜根据客户的规格要求裁切为成品膜。 湿法同步拉伸技术工艺流程与异步拉伸技术基本相同，只是拉伸时可在横、纵两个方向同时取向，免除了单独进行纵向拉伸的过程，增强了隔膜厚度均匀性。但同步拉伸存在的问题第一是车速慢，第二是可调性略差，只有横向拉伸比可调，纵向拉伸比则是固定的。 隔膜产品的性能受基体材料和制作工艺共同影响。隔膜的稳定性、一致性、安全性对于锂电池的放电倍率、能量密度、循环寿命、安全性有着决定性影响。 相比于干法隔膜，湿法隔膜在厚度均匀性、力学性能（拉伸强度、抗穿刺强度）、透气性能、理化性能（润湿性、化学稳定性、安全性）等材料性质方面均更为优良，有利于电解液的吸液保液并改善电池的充放电及循环能力，适合做高容量电池。从产品力的角度来说湿法隔膜综合性能强于干法隔膜。 湿法隔膜同样存在缺点，除因受限于基体材料导致热稳定性较差外多为非产品因素，如需要大量的溶剂，易造成环境污染；与干法工艺相比设备复杂、投资较大、周期长、成本高、能耗大、生产难度大、生产效率较低等。 在湿法隔膜中，双向同步拉伸技术可在横、纵两个方向同时取向，免除了单独进行纵向拉伸的过程，增强了隔膜厚度均匀性，产品透明度高、无划伤、光学性能及表面性能优异，是综合性能最好的隔膜，在隔膜高端市场中占据着重要的地位，也是现阶段市场表现最好的锂电池隔膜。 从产品性能来说，相比干法隔膜，湿法隔膜在力学性能、透气性能、理化性能均具有一定优势，通过在基膜上涂布陶瓷氧化铝、PVDF、芳纶等胶黏剂，能够大幅提高隔膜的热稳定性、降低高温收缩率、避免隔膜大幅收缩造成的极片外露，弥补了唯一的热稳定性短板，产品性能已全面领先干法薄膜。 陶瓷颗粒涂覆隔膜以基膜为基体，表面涂覆一层Al2O3、SiO2、Mg(OH)2或其他耐热性优良的无机物陶瓷颗粒，经特殊工艺处理后与基体紧密粘结在一起，稳定结合有机物的柔性以及无机物的热稳定性，提高隔膜的耐高温、耐热收缩性能和穿刺强度，进而提高电池的安全性能。陶瓷复合层一方面可以解决PP、PE隔膜热收缩导致的热失控从而造成电池燃烧、爆炸的安全问题；另一方面，陶瓷复合隔膜与电解液和正负极材料有良好的浸润和吸液保液的能力，大幅度提高了电池的使用寿命。此外，陶瓷涂覆隔膜还能中和电解液中少量的氢氟酸，防止电池气胀。 PVDF即聚偏氟乙烯，是一种白色粉末状结晶性聚合物，熔点170℃，热分解温度316℃以上，长期使用温度-40～150℃，具有优良的耐化学腐蚀性、耐高温色变性、耐氧化性、耐磨性、柔韧性以及很高的抗涨强度和耐冲击性强度。PVDF涂覆隔膜具有低内阻、高（厚度/空隙率）均一性、力学性能好、化学与电化学稳定性好等特点。由于纳米纤维涂层的存在，该新型隔膜对锂电池电极具有比普通电池隔膜更好的兼容性和粘合性，能大幅度提高电池的耐高温性能和安全性。此外，该新型隔膜对液体电解质的吸收性好，具有良好的浸润和吸液保液的能力，延长电池循环寿命，增加电池的大倍率放电性能，使电池的输出能力提升20%，特别适用于高端储能电池、汽车动力电池。 芳纶纤维作为一种高性能纤维，具有可耐受400℃以上高温的耐热性和卓越的防火阻燃性，可有效防止面料遇热融化。涂覆使用高耐热性芳纶树脂进行复合处理而得到的涂层，一方面能使隔膜耐热性能大幅提升，实现闭孔特性和耐热性能的全面兼备；另一方面由于芳纶树脂对电解液具有高亲和性，使隔膜具有良好的浸润和吸液保液的能力，而这种优秀的高浸润性可以延长电池的循环寿命。此外，芳纶树脂加上填充物，可以提高隔膜的抗氧化性，进而实现高电位化，从而提高能量密度。
文章来源： 电池涂覆与粘接、电池关键材料
