锂电池隔膜技术提高 我国电池市场需求量大

锂电池以其特有的性能优势在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用，大容量锂电池也已经开始在新能源汽车中使用。预计锂电池将成为21世纪新能源汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天等方面得到应用。

　　根据新思界产业研究中心发布的《2018-2022年中国锂电池行业市场调查研究报告》显示，智能手机和笔记本电脑是消费电子领域锂电池的主要应用市场。2016-2017年，我国消费电子领域锂电池的增速趋于平稳，但需求量仍保持在较高水平。受益于新能源汽车行业的快速发展，我国锂电池行业自2012年以来在新能源领域保持快速增长。2017年，我国锂电池产量为100.23亿只，同比增长27.81%。锂电池市场需求量的增大，将带动我国锂电池行业实现跨越式发展。

　　在我国锂电池四大核心材料中，正、负极材料、电解液都已实现了国产化，但高端锂电池隔膜仍是技术短板。隔膜是锂电池的关键组件之一，隔膜的品质直接影响电池容量、充放电循环寿命、阻燃止爆安全性能等指标。现阶段，我国国产隔膜主要供应于低端3C类电池市场，高端隔膜仍大量依赖进口。

　　2017年，全球动力电池销量中国占据了第一位，市场需求量大，因此我国锂电池生产企业众多，已超过了200家，是全球拥有锂电池生产企业最多的国家。我国已经形成了较为完善的动力电池产业链，电池产业规模大，但却不够强。全球最好的锂电池隔膜材料出自旭化成和东燃化学两家日本公司，国内锂电池铝塑膜市场九成份额被日本厂商垄断。

　　2017年，我国锂电市场规模达到了1130亿元，未来我国每年需要的高品质车用电池隔膜材料数量将达到数亿平方米。锂电池发展要想不受制于人，尽快突破锂电池高端隔膜技术对于整个动力电池行业来说都是刻不容缓的问题。

　　新思界行业分析人士表示，锂电池高端隔膜技术具有相当高的门槛，不仅要有巨额资金的投入，还需要有强大的研发生产团队、纯熟的技术工艺和高水平的生产线，且短时间内难以突破。随着我国科技的进步，对锂电池隔膜技术的愈加重视，国内企业将会加大研发力度。相信在不远的将来，我国锂电池行业将会突破技术瓶颈，打破国外垄断，将主动权掌握在自己手中。作为电动汽车的核心，电池领域的突破无疑将对电池乃至汽车领域的发展产生重大影响，那么，固态电池能否马上取代三元锂电池?距离市场化还有多远?

　　三元锂电池的天然缺陷：能量密度和稳定性相互矛盾

　　“某一家企业单去年一年就有60起电动汽车燃烧爆炸事故。”在刚刚举办的中日韩锂电论坛上，北京大学新能源材料与技术实验室主任其鲁教授透漏。

　　其教授认为，三元锂电池存在很多缺陷，安全问题十分令人担忧。“无论从化学结构来讲，还是从电池结构来讲，三元材料都非常容易发热。如果不能把热量及时传导出去，电池就有爆炸的风险。然而现阶段，在电池的安全性、可靠性上，还没有完善的解决办法。“

　　除安全问题外，就增加电动汽车续航角度而言，三元锂电池的单体能量密度也已接近极限，难以被突破。电池包供应商正力蔚来常务副总裁周楠告诉第一电动：“现在，无论是行业政策，还是市场需求，新能源汽车对动力电池能量密度的要求都很高。在现有技术路线的体系下，要提高能量密度，只能提高镍材料或者添加CA，但高镍的热稳定性很差。所以，传统的电池一旦能量密度提高，也意味着稳定性的下降，电池内部热反应会非常剧烈，安全就成了很大的问题。”

　　正因为这样的原因，国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组专家肖成伟曾公开表示，三元锂离子动力电池目前已经看到能量密度的“天花板”了，高镍材料、碳硅负极的锂电池单体能量密度最高应该在300Wh/kg左右，正负不超过20Wh/kg。

　　按照国家动力电池技术路线图的规划，2020年锂离子电池的单体能量密度目标为350Wh/kg。从目前来看，这一目标已然不能实现。

　　而为了保证动力电池的高能量密度和安全性，固态电池研发的进展，给这个行业带来了光和亮。

　　国内外企业争相布局，固态电池成趋势

　　固态电池，顾名思义是一种使用固体电极和固体电解质的电池。由于固态电池电极和电解质都由固态物质制成，其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液，同时也克服了锂枝晶现象，即使被加热到非常高的温度，也不会着火，因而安全性更高。搭载全固态锂电池的汽车，自燃概率会大大降低。可以说，是下一代新能源汽车动力电池的理想对象。

　　目前，越来越多的国内外企业和研究机构将重心集中到了全固态锂电池上，也有不少汽车厂商都透露过基于固态电池打造电动汽车的计划。比如，大众曾宣布计划研发续航1000km固态电池;丰田汽车预计2022年完成固态电池的研发工作，并计划于2030年实现量产;日本经济省更是在2017年宣布出资16亿日元，联合丰田、本田、日产、松下、GS汤浅、东丽、旭化成、三井化学、三菱化学等国内顶级产业链力量，共同研发固态电池，希望2030年实现800公里续航目标。

　　国家新能源汽车重点科技专项首席专家欧阳明高院士也曾指出，国内不少科研院所、企业布局固态电池领域，中科院宁波材料所跟赣锋锂业合作，正在推进其产业化，计划2019年量产固态电池。

　　作为新能源汽车的“心脏”，动力电池无疑会决定新能源汽车的未来。业内人士普遍认为，动力电池未来发展路径是电解质从液态、半固态、固液混合到固态，最终必将实现全固态的过程。这促使初创公司，大学和特斯拉等知名巨头对电池技术的新一轮投资和研究。

　　丰田的时间表相对靠谱，固态电池量产可能要等到2030年

　　然而，固态电池想要进一步发展，尚需解决多重难题。

　　周楠告诉第一电动：“固态电解质是固态电池发展的关键，固态电池没有液体的浸润，同时也不需要隔膜，只用把固态电解质当成隔膜，放在正极极片和负极极片当中，那么金属物质的材料就变得尤为关键。”

　　电解质材料是全固态锂电池技术的核心，目前固态电解质的研究主要集中在三大类材料：聚合物、氧化物和硫化物。聚合物高温性能好，已经有商业化的应用案例;氧化物循环性能良好，适用于薄膜柔性结构;硫化物电导率最高，是未来主要方向。

　　不过，目前还有几个具体难题需要克服：

　　一是界面的导电率，固态电池导电率要维持在在适当的水平，不能过高，也不能过低，这样的材料非常难开发。

　　二是没有找到即兼顾高倍率又能快充的复合性材料，现在用的固态电解质材料只能容纳其中某一方面特性。

　　一位不愿具名的业内人士也表达了相同的看法。他认为：“固态电解质具有高的电阻，在功率密度方面还存在一些待解决的问题，需要从固态电解质、正负极材料上着手。电导率、电池倍率、电池制备效率、成本控制方面都存在不小的挑战，一旦这些问题能够有效解决，必将在未来掀起一场新的电池革命。”

　　既然困难重重，固态电池在新能源汽车上的全面应用，还有多长的路要走?

　　欧阳明高曾表示，预计全固态锂电池会在2025-2030年之间取得突破。今年5月，丰田动力总成部门的总经理Shinzuo Abe透露：“丰田期望在2020年以后能制造出固态电池，但若要实现固态电池的量产，还需要等到2030年以后。”

　　已在电池行业深耕十几年的周楠向第一电动坦言：“从跟以往的经验来看，丰田计划和实际情况基本上是能达到一致的。也许在最近这几年里，他们就能够推出固态电池，但具体产能是怎么样，成本能不能适应市场，还要打一个大大的问