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锂电池隔膜用关键材料:超高分子量聚乙烯

时间:2025-02-20 来源:小编 点击:

锂电池隔膜用关键材料:超高分子量聚乙烯 在锂电池的众多组件中,锂电池隔膜起着至关重要的作用,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为制备锂电池隔膜的关键材

锂电池隔膜用关键材料:超高分子量聚乙烯

      在锂电池的众多组件中,锂电池隔膜起着至关重要的作用,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为制备锂电池隔膜的关键材料,正逐渐成为行业关注的焦点。超高分子量聚乙烯,是指相对分子质量在 150 万以上的聚乙烯。其分子链超长,赋予了材料一系列优异的性能。

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性能优势

      首先,超高的分子量使得 UHMWPE 具备卓越的力学性能,其拉伸强度和抗撕裂强度远高于普通聚乙烯材料,这一特性对于锂电池隔膜至关重要。在电池充放电过程中,隔膜需要承受一定的应力,UHMWPE 隔膜能够有效抵抗这些应力,确保隔膜的完整性,防止正负极短路,保障电池的安全稳定运行。

其次,UHMWPE 具有良好的化学稳定性。锂电池内部是一个复杂的化学体系,电解液等成分具有一定的腐蚀性。UHMWPE 隔膜能够在这样的化学环境中保持稳定,不与电解液发生化学反应,从而保证电池的使用寿命和性能。

      再者,UHMWPE 的孔隙率和孔径大小可以通过特定的加工工艺进行精确调控。对于锂电池隔膜来说,合适的孔隙率和孔径分布能够保证电解液的良好浸润,促进锂离子的快速传输,提高电池的充放电效率和倍率性能。

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制备工艺

       目前,制备锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯主要有干法单向拉伸和湿法双向拉伸两种工艺。

       干法单向拉伸工艺是将超高分子量聚乙烯与助剂混合后,通过挤出机熔融挤出,制成厚片。然后在一定温度下进行单向拉伸,使分子链沿拉伸方向取向,形成具有一定孔隙结构的隔膜。这种工艺制备的隔膜具有较高的纵向拉伸强度,但横向强度相对较低,孔隙率和孔径分布的均匀性也有待进一步提高。

       湿法双向拉伸工艺则是将超高分子量聚乙烯溶解在特定的溶剂中,制成铸片。通过双向拉伸使分子链在两个方向上取向,同时在拉伸过程中去除溶剂,形成孔隙结构。湿法双向拉伸工艺制备的隔膜具有更均匀的孔隙率和孔径分布,双向拉伸强度也较为均衡,能够更好地满足锂电池对隔膜性能的要求,因此在高端锂电池隔膜市场中应用较为广泛。

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供需格局

      在供给端,目前国内锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯仍存在一定进口依赖,进口量约 1 万吨 / 年,且该数字保持快速增长,主要进口来源为泰科纳(塞拉尼斯)、日本三井和大韩油化三家企业。预计2025 年,我国超高分子量聚乙烯锂电池隔膜专用料进口量年均增速仍高达 14.6% 左右,进口依存度预计将上升至 52.3%。


      2025 年 1 月,受需求淡季和上游生产端停产影响,中国超高分子量聚乙烯(UHMWPE)市场价格小幅下跌,隔膜主流市场价格为 11850 元 / 吨,环比下滑 100 元 / 吨,4 成生产厂家停工未生产超高原料,整体产量环比减少 34%。6 家主要生产企业中,仅河南和安徽的部分企业维持 50%-90% 的开工率,其余均停产。近期,朴烯晶旗下龙朴科技与衢州市衢江区正式签约,宣布年产 3 万吨高性能湿法锂电池聚乙烯隔膜专用料项目落户衢州循环经济产业园,这将有效提升我国在这一关键材料领域的自给率。从超高分子量聚乙烯全球格局来看,中国占据产能优势,截至 2023 年,产能占据全球产能的 45% 以上,同时拟在建产能超过 50 万吨。


       需求端,随着新能源汽车续航里程要求不断提高,以及储能领域对电池性能和稳定性的严格要求,对高性能 UHMWPE 隔膜的需求持续增加。不仅在电动汽车领域,在移动电源、航天航空、消费数码、电动工具、轻型动力等领域,锂电池隔膜的需求场景日益丰富,进一步刺激了对 UHMWPE 隔膜的需求。

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竞争格局

      从全球范围来看,锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯行业竞争较为激烈。国际上,塞拉尼斯、日本三井、大韩油化等企业凭借其先进的技术和长期的市场积累,在高端产品市场占据重要地位。塞拉尼斯在中国南京建有生产基地,产能为 3.5 万吨。在国内,除扬子石化外,燕山石化、上海联乐化工等企业也在积极参与市场竞争。利安德巴塞尔、巴西布拉斯科等国际化工巨头也在中国市场有所布局。这些企业在产品研发、生产规模、市场份额等方面各有优势,市场集中度相对较高。不同企业通过技术创新、产能扩张、成本控制等手段争夺市场份额,如通过优化制备工艺提高产品性能,拓展应用领域以扩大市场需求等。

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国内主要厂家

扬子石化

       扬子石化的锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯,是国内首款自主研发并成功实现工业化生产的同类产品。其产品依托具有中国石化自主知识产权的隔膜原料生产技术,所生产的超高分子质量聚乙烯电池隔膜料综合性能优异,在国内市场中处于领先水平。该产品具备良好的稳定性和均一性,能满足锂电池隔膜在不同生产工艺和应用场景下的需求,目前已与国内锂电池隔膜龙头企业恩捷深度合作,在国内锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯市场占据一定份额 。

燕山石化

       燕山石化采用自有技术在原有 HDPE 生产线 B 线生产锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯。产品在分子量分布、结晶度等关键指标上进行了针对性优化,具备较高的机械强度和稳定性,能够适应锂电池隔膜生产过程中的拉伸、成孔等工艺要求 。依托中国石化集团强大的科研实力和完善的产业链配套,产品在质量稳定性和供应稳定性方面具有一定保障,为下游锂电池隔膜生产企业提供可靠的原料支持 。

大庆石化

       大庆石化致力于打造高端聚乙烯材料生产基地,将锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯作为重点研发的高端新产品。其产品注重在性能提升和成本控制方面取得平衡,力求以更具性价比的产品满足市场需求。通过对生产工艺的不断优化和创新,产品在纯度、分子量等指标上逐步提升,有望在未来为锂电池隔膜行业提供更优质、更稳定的原料,助力国内锂电池产业的发展 。

辽阳石化

      辽阳石化聚焦策源地建设,悉心培育锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯等新材料、新产品。其产品在研发过程中,围绕 “双碳” 行动和绿色企业创建理念,注重产品的绿色环保性能。通过开展各类创新活动和技术攻关,不断优化产品性能,在新材料研发方面积累了一定的技术和人才储备,产品质量逐渐获得部分用户认可,为后续扩大市场份额奠定了基础 。

河南沃森

       河南沃森具备锂电池隔膜料生产能力,且进行了产能扩建。其生产的锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯产品,在技术和生产经验上有一定积累,能够根据市场需求灵活调整产品性能和产能。在产品质量上,通过不断优化生产工艺和严格的质量控制体系,确保产品符合锂电池隔膜生产的各项标准。随着产能的逐步释放和市场拓展,产品有望在国内锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯市场占据更重要的地位 。

斯尔邦石化

       斯尔邦石化依托自主研发的核心催化聚合技术,可生产不同分子量和性能指标的各类锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯树脂产品,产品种类丰富。这些产品能够满足不同客户对于锂电池隔膜性能的多样化需求,无论是在高端动力锂电池隔膜,还是在中低端消费类锂电池隔膜应用领域,都具有一定的竞争力。背靠东方盛虹集团,在资金、技术和市场渠道等方面获得强大支持,保障了产品的持续研发和市场推广 。

上海联乐化工

       上海联乐化工科技有限公司生产的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)树脂是新型高分子工程塑料,目前其超高分子量聚乙烯树脂规格和牌号已达二十多种,是国内超高分子量聚乙烯树脂品种较为齐全的企业之一。通过不断优化生产工艺,提升产品的纯度、分子量分布均匀性等关键指标,使其产品在满足锂电池隔膜对材料性能严格要求的同时,也具备一定的成本优势。


文章来源:根据网络公开信息由高性能膜材料编辑整理