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中科华联王玉来:膜材料在动力与储能领域应用的方向和未来

5日下午,青岛中科华联新材料股份有限公司研究所副所长王玉来在论坛上作了题为《超薄超强超宽 膜材料在动力与储能领域应用的方向和未来》的主题演讲,分享了锂电池中的安全问题、隔膜失效模式以及解决方案等:

”锂电池正深刻地影响着我们的生活,发展锂电池产业也是助力国家实现碳达峰、碳中和战略意义的重要举措。“王玉来介绍,”尽管锂电池目前受到了氢燃料电池、液流电池等电池技术的冲击,但是锂电池在未来十年甚至三十年内,仍然是新能源领域的最具有竞争力的二次电池技术,未来的锂电池还将有十倍以上的憧憬空间。“

王玉来同时表示,锂电池的发展也面临着能量密度与安全性等挑战:液态锂电池能量密度在350Wh/kg,再往上突破很难。从长期愿景上,500Wh/kg必然依赖于锂金属电池,但目前,液态电池能量密度已接近极限,但由于电解液中含有液态可燃有机物,隔膜中也含有可燃聚烯烃材质,电池在碰撞、挤压、过充等滥用条件下容易发生热失控,锂电池安全问题仍未解决。

“诱发锂电池热失控因素有机械滥用,电滥用和热滥用等,隔膜对电池的安全性至关重要!”在王玉来看来,为提升电池安全性,公司期望设计的隔膜具有更高的机械强度、抗穿刺强度、熔融温度、孔分布均匀性等。

除了安全问题外,王玉来提到,高比容量、高功率、低温性能良好、长续航、快充快放、高安全性、低成本的快充电池需求也在提升。“极致低成本,已经是隔膜最核心的主题。”

为实现电池上述性能,隔膜性能也需要提升,例如更高的孔隙率、低透气、低阻抗;更薄的厚度,提升能量密度;孔径更加均匀,防止析锂;一致性、稳定性;低闭孔、高保液等等。

对此,王玉来表示,解决方案有两条:一条路线是其他隔膜企业所用的技术路线,如果想用更薄更强的膜,采用高分子量150万、200万的设计,同时采用均匀性的拉伸工艺。如果想保证膜的性能,可以150万、200万分子量的基础上,掺杂一些低分子量PE,可以改善坚固性能。但是这条路线加固性能并不令人满意。蓝科途走的是另一条路线,采用高倍率拉伸让球晶转化成片晶,拉力作用下,片晶之间发生倾斜、滑移、转动甚至破坏,部分折叠链被拉伸成伸展链,使原有的结构部分破坏或全部破坏,形成新的取向折叠链晶片,以及贯穿在晶片之间的伸展链组成的微丝结构。拉伸倍率在300倍以上,能够让隔膜在微观状态下纤维化,强化材料裂解性能。

此外,蓝科途还在传统陶瓷涂覆的基础上,开发出薄涂层+高耐温+耐水+低成本陶瓷涂覆产品。公司“大宽幅7.5m +超薄5μm + 在线涂覆”产线兼具质量优势和效率优势,可解决涂覆不均和后期形变的问题,保证涂覆过程稳定连续性,同时,基膜在生产过程中多次的收放卷会造成膜面质量的不断劣化,通过在线涂敷才能避免过程中的多次的张力收卷、放卷、再收卷带来的纵向牵伸问题。此外,该产线还可极大提升小母卷的良率,实现更宽母卷涂覆的可行性;覆宽度达7.5m,显著提升设备运行效率,降低能耗;减少物流周转次数,降低人工,降低切换过程中的过渡段浪费,极大降低生产成本。  

据王玉来介绍,蓝科途主要从事湿法锂电池隔膜的工艺研发、制品生产和销售服务,凭借自产装备、快速扩建优势,已在山东、山西、四川、安徽等地建设锂电隔膜生产基地。蓝科途母公司中科华联主要从事高分子新材料装备以及工艺的研发推广工作,在新材料开发、先进工艺、装配制造等方面具有先天优势,在隔膜设备领域从铸片到整个拉伸过程有完整的知识产权,为蓝科途在隔膜领域的工艺、材料等升级提供了有力支撑。

(以上观点根据论坛现场速记整理,未经发言者本人审阅。)

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