产学研深度融合！上海化工研究院与河北金力联手攻关 UHMWPE 隔膜料

      根据协议，双方将整合在聚烯烃材料领域的研发能力和锂电池隔膜行业的产业优势，聚焦技术联合攻关、产品协同开发等开展深度合作，共同推进我国高性能超高分子量聚乙烯隔膜材料的创新发展和技术升级。

河北金力新能源

      河北金力新能源科技股份有限公司2010年成立于河北省邯郸市，专注于锂电池湿法隔膜及涂覆隔膜研发、生产和销售，公司的产品包括湿法隔膜、涂覆隔膜和透气膜等，主要应用于新能源汽车、储能电站、电动工具、电动两轮车、3C电子产品等下游领域。金力股份的主要客户包括比亚迪、宁德时代、国轩高科、亿纬锂能等知名锂电池厂商。

      2023年，金力股份总投资60亿元的隔膜研发生产华东总部基地项目迎来重大进展——涂覆线投料试生产成功。该项目位于新能源汽车产业链高度集聚的长三角地区，一期规划包括8条超宽高速湿法隔膜生产线和26条涂覆生产线，采用“逐条投产”的柔性生产模式，确保产能稳步释放。满产后，该基地将实现年产12亿平方米基膜及配套涂覆的产能，大幅提升公司对华东及海外市场的响应速度。

      这一项目不仅标志着金力股份产能的跃升，更彰显其技术实力：产线设计融合“超宽幅”与“高速”两大特性，单线效率较传统设备提升30%以上，同时支持更薄、更均匀的隔膜生产，为下一代高能量密度电池奠定基础。

      尤为引人注目的是，公司已实现3μm超薄隔膜的量产，这一厚度较行业主流5-7μm产品显著降低，可使电池体积能量密度提升15%以上，满足高端消费电子与长续航电动汽车的需求。此外，金力股份的隔膜产品兼容固态电池、钠硫电池及燃料电池等新兴技术，为其在下一代能源存储领域抢占先机。

上海化工研究院

      上海化工研究院成立于1956年，隶属国家化学工业部，后经历公司制改制，并于2021年整合集团技术研究院，打造上海华谊集团中央研究院。上海化工研究院（华谊集团中央研究院）是国内领先的国家重点高新技术企业，是化工领域从事创新研究、公共服务、工程应用开发的综合性研究院；是新材料、新能源、新生物、新环保等领域的行业技术中心，获评国务院国资委2023年度“科改行动”标杆企业，在全国近2000家国家企业技术中心最新评估中位列全国第27名、上海第2名。

      原化工部上海化工研究院在90年初开发成功万吨超高分子量聚乙烯的生产工艺，该装置流程采用淤浆法聚合工艺，采用的催化剂是二氯化镁一复合活性组分钛化合物乙烯在溶剂中进行催化反应。通过溶剂吸收和传递反应热，可获得稳定的反应温度，从而可以生产分子量达400万~500万的超高分子量聚乙烯产品。

      2023年3月23日，上海化工研究院3万吨/年淤浆环管连续法超高分子量聚乙烯装置在河南濮阳正式投产，此项目投产也标志着中国超高分子量聚乙烯生产工艺的重要突破，为未来更高品质的纤维、锂电池隔膜和熔融纺丝专用树脂的产业化和产品迭代升级发挥关键作用。

      锂电池隔膜是一种具有微孔结构的薄膜，主要作用是将电池的正、负极分隔开，防止两极接触而短路，且具有使电解质离子通过的功能。因成膜主体材料和成孔机理不同，隔膜产品通常分为干法隔膜和湿法隔膜两大类。成膜材料方面，湿法隔膜通常选择UHMWPE（占比98%以上）作为基材，干法隔膜通常选择PP。

      新能源行业的蓬勃发展将带动超高分子量聚乙烯在锂电隔膜里的应用。数据显示，2022年上半年中国新能源车销售260万辆，对应动力电池装车量110.1吉瓦时，同比增长109.8%。同期，国内锂电隔膜出货量54亿平方米，同比增长超55%，对应UHMWPE树脂需求量约11万吨。预计到2025年，国内UHMWPE隔膜材料需求量年均复合增长率将超过30%，市场将迎来高速发展期。

      目前国内锂电池隔膜用超高分子量聚乙烯的进口量约1万吨/年，且该数字保持快速增长，主要来自泰科纳（塞拉尼斯）、日本三井和大韩油化三家企业。预计到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；2025年进口量预计将上升至2.3万吨，进口依存度预计将上升至52.3%。

      我国锂电池UHMWPE膈膜料具备生产能力的企业数量较少，同时部分产品品质与进口产品相比还存在差距，进口依赖度相对较高。目前，我国能够生产锂电池膈膜料的企业仅有5家，分别为塞拉尼斯（南京）、扬子石化、河南沃森、斯尔邦石化和燕山石化。另有大庆石化具备生产能力但无专用装置生产，多数为新建设产能。2022-2023年投产的斯尔邦石化新建项目和河南沃森扩建项目均具备生产锂电池隔膜料的能力，但锂电行业原材料多，产业链长，认证流程复杂，新增产能投入市场需要一定周期。

      另外，联泓新科投资7.9亿元在山东新建2万吨/年超高分子量聚乙烯和10万吨/年醋酸乙烯联合装置及配套设施项目已于2024年5月份投料试车，装置可生产隔膜料与纤维料，隔膜料主要用于生产锂电池隔膜。

      随着越来越多企业投身于超高分子量聚乙烯原料树脂的研发与生产，其制备技术有望得到提升，国产超高分子量聚乙烯树脂的品质有望得到改善，从而实现隔膜用原料的国产化替代。

      UHMMPE 锂电池隔膜综合性能优异，但仍存在耐热稳定性差、对极性电解液浸润性差等缺点，因此高孔隙率、高强度、良好的浸润性与热尺寸稳定性是今后UHMWPE锂电池隔膜的发展方向。

   （1）涂覆膜

     目前，国内外研究者和企业主要通过隔膜表面改性对UHMWPE隔膜进行功能化改性，其中隔膜表面改性方法包括涂覆和辐射接枝。根据涂覆物原材料不同，表面涂覆又可细分为无机涂覆和有机涂覆。通过在基膜上涂覆无机陶瓷材料、PVDF、芳纶 等材料，能够有效提高锂电池隔膜的抗穿刺和耐热性，提高吸液能力，从而提升电池的安全性和使用寿命等性能，因此涂覆膜出货量在锂电池隔膜中的占比不断提升。

    （2）轻薄化

      在保障安全性的基础上隔膜进一步趋于轻薄化，锂电池隔膜轻薄化能够有效提升锂电池的能量密度，使单位体积或重量的锂电池中容纳更多的电极材料，从而最终提升锂电池的续航能力。因此，无论是消费类锂电池还是动力类锂电池，在保障安全性和使用寿命、能承受高倍率和高功率充放电的前提下，隔膜厚度越薄越好，锂电池隔膜轻薄化是行业发展的重要趋势。

    （3）改性

       聚烯烃材料本身的极性与电解液相差较大，通过化学和物理方法改善聚烯烃隔膜的电解质亲和性，也是动力类锂电池隔膜基体材料研发的重要方向。

      展望未来，随着新能源汽车市场以及储能市场需求进一步增长，预计未来隔膜市场需求将有接近30%的增长。而不论是消费量正处于一位的超高分子量聚乙烯纤维，还是有可能后来者居上的超高分子量聚乙烯隔膜，未来 5-10 年新能源汽车、储能电站、防弹设备等高端领域产品的快速增长将为超高分子量聚乙烯打开巨大的市场容量，超高分子量聚乙烯生产企业或将迎来发展的黄金时期。

图文来源：上海化工研究院、金力股份，高性能树脂及应用