電動汽車中動力鋰電池使用的鋰離子電池四大關(guān)鍵材料為正極、負極、隔膜、電解液，其中隔膜技術(shù)壁壘最高。隔膜是鋰離子電池關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一，其性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，能夠直接影響到電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的用途。鋰離子電池隔膜具有大量曲折貫通的微孔，能夠保證電解質(zhì)離子自由通過形成充放電回路；而在電池過度充電或者溫度升高時，隔膜通過閉孔功能將電池的正極和負極分開以防止其直接接觸而短路，達到阻隔電流傳導，防止電池過熱甚至爆炸的用途。電池的種類不同，采用的隔膜也不同。關(guān)于鋰離子電池系列，由于電解液為有機溶劑體系，因而要有耐有機溶劑的隔膜材料，一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。

由于鋰離子電池隔膜性能的優(yōu)劣決定著鋰離子電池的容量、循環(huán)性能、充放電電流密度等關(guān)鍵特性，要求隔膜需具有合適的厚度、離子透過率、孔徑和孔隙率及足夠的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和力學穩(wěn)定性及安全性等性能。具體如下：

項目

特性

要求

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標準

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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用途

對工藝和材料的要求

穩(wěn)定性

電子絕緣性

絕緣性良好

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標稱電壓：28.8V
標稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

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隔離正負極，防止電池短路

重要受基體材料影響，實現(xiàn)難度相對較低

化學穩(wěn)定性

足夠的化學、電化學穩(wěn)定性

耐電池液腐蝕（電解液的溶劑為強極性的有機化合物），保證隔膜壽命

電化學穩(wěn)定性

拉伸強度

足夠的拉伸強度

防止隔膜變形

收縮率

較小的收縮率

一致性

孔徑

保證在良好透過性的情況下滿足不同電池性能的需求

保證較低的電阻和較高的離子導電性，提高電池能量密度，提升充放電性能

重要受工藝影響，實現(xiàn)難度較高

孔隙率

保證在一定孔徑的情況下孔隙率盡可能大

浸潤性

對電解液的浸潤能力

厚度

在一定機械強度下盡可能小，越厚穿刺強度越好

減小內(nèi)阻，可大功率充放電

安全性

穿刺強度

足夠的穿刺強度

防止鋰枝晶、極片毛刺刺穿隔膜造成短路

重要受基體材料和工藝共同影響，實現(xiàn)難度較高

融化溫度

盡可能高的溫度

防止隔膜熔化造成電池內(nèi)部再短路

閉孔溫度

高于電池正常使用溫度，低于融化溫度

防止電池過熱

資料來源：星源材質(zhì)招股書

鋰離子電池隔膜要具備的諸多特性，對其生產(chǎn)工藝提出了特殊的要求，而生產(chǎn)工藝包括原材料配方和快速配方調(diào)整、微孔制備技術(shù)、成套設(shè)備自主設(shè)計等工藝。其中，微孔制備技術(shù)是鋰離子電池隔膜制備工藝的核心，其分為干法單向拉伸、干法雙向拉伸和濕法工藝。根據(jù)拉伸時取向是否同時，濕法工藝也可以進一步分為濕法雙向異步拉伸工藝以及雙向同步拉伸工藝。

參數(shù)

干法單向拉伸

干法雙向拉伸

濕法

工藝原理

晶片分離

晶型轉(zhuǎn)換

相分離

適用基本材料

單層PP膜、單層PE膜、雙層膜、多層膜

較厚的單層PP膜

單層PE膜

重要工藝流程

將聚烯烴用擠出、流延制備出特殊結(jié)晶排列的高取向膜，低溫下拉伸誘發(fā)微缺陷，高溫下拉伸擴大微孔，經(jīng)高溫定型形成高晶度的微孔膜

在聚烯烴中加入成核改進劑，利用聚烯烴不同相態(tài)間的密度差異拉伸出現(xiàn)晶型轉(zhuǎn)變，形成微孔膜

在聚烯烴中加入作為致孔劑的高沸點小分子，經(jīng)加熱、熔融、降溫發(fā)生相分離，拉伸后用有機溶劑萃取出小分子，形成相互貫通的微孔膜

資料來源：星源材質(zhì)招股書

隔膜生產(chǎn)工藝比較

在電動汽車提高續(xù)航里程的需求，三元材料成為鋰離子電池正極材料的發(fā)展方向。相比之前較為常用的磷酸鐵鋰正極材料，三元材料有著電壓高（3.7V），振實密度（2.0-2.3g/cm3）較大等優(yōu)勢。關(guān)于正極材料而言，Ni（鎳）元素的存在有利于提升正極材料的可逆嵌鋰容量，從而提升電池的能量密度；但是過多的Ni元素容易進入Li層阻礙鋰離子的擴散，容量減少，供應能量少。而Co（鈷）元素的存在利于穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)，提高材料電導率，可以改善放電循環(huán)性能；Mn（錳）元素重要可以供應安全性和穩(wěn)定性。相對而言，Co價格貴，成本較磷酸鐵鋰貴。

由于采用高能量密度的三元材料，這勢必意味著更高的鎳含量，此時材料熱分解溫度會逐漸降低，且低于競爭對手磷酸鐵鋰材料。NCM大約在200度開始失控分解，并釋放出氧氣，導致電解液劇烈燃燒、隔膜融化甚至電池爆炸。電池過充和擠壓測試也顯示，三元材料電池相關(guān)于磷酸鐵鋰在短時間內(nèi)會發(fā)生更嚴重的結(jié)果，隔膜容易因過充時金屬鋰在負極表面沉積形成鋰枝晶遭受穿刺或在撞擊下經(jīng)受高溫而融化，帶來電池短路乃至其他安全風險。

濕法隔膜在厚度上可達5-7μm，符合鋰離子電池高能量、輕量化發(fā)展趨勢。但關(guān)于高能量密度的動力鋰電池來說，厚度太低的薄膜會帶來更高的安全風險。經(jīng)涂覆后，薄膜的穿刺強度、和耐熱性都有顯著改善，破膜溫度從120C提升至160C乃至400C，熱收縮率從120C的3.4%以上提升至130C的2%乃至150度的3%以內(nèi)，從而緩解動力鋰電池快充放熱，隔膜熱收縮造成電池正負極接觸、燃燒、爆炸的安全問題。

涂覆后的濕法隔膜大大提高了隔膜的穿刺強度，提高電池安全性，亦使薄膜顯示出更好的電解液親潤性，吸液率從116%提升至190%以上，促進電池循環(huán)性能，大幅度提高了電池使用壽命。綜合來看，濕法涂覆隔膜相關(guān)于干法隔膜，具有更好的孔徑均勻度、孔隙率和透氣度。相關(guān)于濕法隔膜，顯著提升了其熱穩(wěn)定性、穿刺強度和熱穩(wěn)定性，是綜合性能與安全性的新型隔膜材料，成為三元材料電池隔膜的不二之選。

就工藝本身來看，干法隔膜和濕法隔膜各有優(yōu)缺點，干法隔膜在生產(chǎn)工藝、成本、環(huán)保經(jīng)濟等方面具有較大優(yōu)勢，濕法隔膜則具有短路率低、孔隙率和透氣性可控范圍大等優(yōu)點。

從目前市場的應用來看，從全球鋰離子電池公司的選擇來看，干法隔膜和濕法隔膜并存。不過，近年來隨著三元鋰離子電池占比的提高，濕法隔膜產(chǎn)量的占比也穩(wěn)步提升。最新數(shù)據(jù)顯示，2017年，國內(nèi)濕法隔膜產(chǎn)量達到8．06億平方米，占比56％，份額超過干法隔膜。鑒于干法隔膜和濕法隔膜各自的特點，濕法隔膜未來需求將會逐步擴大，但短時間內(nèi)并不會完全替代干法隔膜。我國汽車工業(yè)協(xié)會最新公布的數(shù)據(jù)顯示，1~十一月，新能源汽車累計產(chǎn)銷分別完成105.4萬輛和103萬輛，同比分別上升63.6%和68%。關(guān)于新能源汽車實現(xiàn)百萬目標，我國汽車工業(yè)協(xié)會秘書長助理陳士華表示：預計今年全年產(chǎn)銷會達到120萬輛，2019年會持續(xù)相對高速發(fā)展，較2018年新能源汽車產(chǎn)銷量至少上升40萬輛。

在這一背景下，動力鋰電池的公司紛紛加碼投資擴產(chǎn)，國內(nèi)鋰電設(shè)備公司將再次迎來了發(fā)展良機。要指出的是，目前一線動力鋰電池公司產(chǎn)量依舊不足，龍頭公司產(chǎn)量擴張意圖明顯，綁定電池龍頭的設(shè)備公司仍有隨龍頭成長的機會。

以贏合科技額為例，今年積極拓展國內(nèi)一線客戶以及國際大客戶，目前已獲得包括LG化學、寧德時代和比亞迪等國內(nèi)外一線動力鋰電池廠商部分訂單。

此前的九月十一日，贏合科技與LG化學簽訂了《采購協(xié)議》，LG化學向贏合科技采購19臺卷繞機(含J/R下料機)。贏合科技近期通告顯示，其將在LG化學投資16.3億美元的動力鋰電池項目所在地弗羅茨瓦夫市新設(shè)立子公司，另一方面，LG化學在南京的32GWh動力鋰電池項目也將逐步執(zhí)行，可以預見，接下來雙方的合作還將進一步升級，同時，其它國際客戶的合作也將開始逐步導入。隨著贏合科技獲得越來越多國內(nèi)國際一線客戶認可，未來幾年設(shè)備訂單有望放量，將顯著受益，充分享受到鋰電行業(yè)高景氣度。