三維聚焦高性能隔膜,中科科技將成市場顛覆者
無論是電池層面對隔膜提出的更高性能要求,還是隔膜領域火藥味十足的價格廝殺,都是渴望顛覆性隔膜產品的不同緯度表達。
到底怎樣的工藝思路才能打造出眾望所歸的鋰電隔膜產品?在這個關系到各家隔膜企業生死存亡的問題上,國內最早涉足鋰電隔膜業務的中科科技,表現出隔膜老大哥應有的擔當,率先給出了全方位地解題參考:深挖超薄干法隔膜潛力,拓展高性能蒸發法隔膜,布局耐高溫涂覆隔膜。
作為老牌干法隔膜企業,在緊隨市場潮流布局濕法隔膜的同時,中科科技始終沒有放棄對干法隔膜的期望。
“在干法隔膜輕薄化的道路上,中科科技已經走在了行業前列。”中科科技總經理李軍超表示。
2014—2017年間,中科科技以國家地方聯合工程實驗室和河南省新能源材料中心為依托,憑借具有豐富工程實踐經驗的研發工程師、工藝工程師、設備工程師隊伍,在干法PP雙拉原有產品系列的基礎上,開發量產出規格更薄、能量密度更高的GRE-16P、GRE-14P、GRE-12P等干法系列產品。
注:單位換算:1MPa=10.2Kgf/cm2,1N=102gf.
其中,干法GRE-16P產品已于2014年量產,并批量應用于數碼、圓柱等系列電池產品中。2016年,為滿足動力電池客戶對能量密度等方面的更高需求,中科科技對該產品進行優化升級,在孔隙率及透氣性等性能方面根據客戶不同需求進行了定制生產。
當前,該GRE-16P產品不僅大批量應用于涂覆基膜(16+4單、16+2雙等),部分客戶甚至已經將其作為進行動力電池及儲能電池生產的直接選擇。
在良好市場反應的鼓勵下,2017年,中科科技相繼推出了具有里程碑意義的GRE-14P和GRE-12P干法隔膜產品。該GRE-14P、GRE-12P產品縱橫向抗拉伸強度更高,其中MD方向大于130Mpa,TD方向在35Mpa以上(傳統干法雙拉產品MD方向強度100Mpa,TD方向強度25Mpa)。
更均勻的孔徑分布,更均一的產品性能令GRE-14P、GRE-12P產品的熱穩定性明顯優于相同厚度的濕法類產品。目前,上述產品系列已實現濕法基膜替代,用于批量生產12+4、12+8等陶瓷涂覆隔膜生產。
中科科技技術總工王向東介紹,相較于工藝一步步推進,相對容易模仿的干法單拉隔膜,可以在輕薄化上進行更大突破的干法雙拉產品要求從投料到出膜一次成型,對工藝、技術人員、設備的要求都非常高,中科科技已在該領域塑造起較高的技術壁壘。
現階段,中科科技干法雙拉產線已實現全自動,整線只需一人控場即可。
在干法隔膜領域成績斐然的同時,中科科技在國際上首創的蒸發法工藝產品,也在近年開花結果。
2015年起,中科科技汲取第一代干法隔膜和第二代濕法隔膜生產經驗,開拓性地提出了蒸發相分離成孔工藝,一度被視為第三代隔膜產品工藝路線。
與傳統的濕法膜相比,蒸發法工藝省去了萃取工序和二次橫拉,得益于工序減少,隔膜的生產效率及一致性得到更好保證,同時更利于造孔劑回收利用,降低成本。蒸發法工藝下產出的隔膜產品優勢集中體現為:一致性更好、內應力更小、孔隙率更高,倍率和循環性能更優異,特別適合大動力電池使用。
通過與德國布魯克納公司合力攻關,目前,中科科技已開發出GRE-9K、GRE-12K以及GRE-16K主要產品型號,超高分子量蒸發法隔膜產線速度達到45m/min,產線幅寬4.5m,年產能可達6000萬㎡。
其中,9μm和12μm隔膜主要為涂覆用膜,各類型產品已通過了多家動力電池客戶評測,并開始批量供貨。
GRE-16K產品的孔隙率可以接近50%,透氣性也可以保持在200s/100m(傳統濕法隔膜孔隙率約40—42%,透氣性約180—200s/100m),但其穿刺強度仍能夠保持在5N*的水平,安全性能以及保液率、吸液率都處于較高的水平,深受客戶歡迎。
注:單位換算:1MPa=10.2Kgf/cm2,1N=102gf.
“在隔膜產品的耐溫性能提升上我們也進行了很多的儲備和努力。”王向東補充:“高性能能涂覆產品是我們的一個方向。”
目前中科科技具備陶瓷和PVDF混合涂覆、芳綸涂覆等多種涂覆產品提供能力,可為客戶提供相應定制化產品。
作為中科科技最新開發的隔膜產品之一,干法雙拉12+4單面涂覆陶瓷隔膜采用雙向拉伸鋰離子電池聚丙烯12μm隔膜為基體,在其一側均勻涂覆厚度為4μm混有納米氧化鋁粉末及膠凝劑的水系漿體,從而得到無機復合陶瓷涂層鋰離子電池隔膜。
測試數據顯示,相對當前市場主流隔膜產品,該款無機陶瓷涂覆隔膜具有優越的熱穩定性、浸潤性和吸液保液性,能有效改善鋰離子電池的熱安全、循環等性能,可為動力電池能量密度的提升提供更大助力。
“未來超薄干法隔膜、耐高溫涂覆隔膜以及中科科技首創的蒸發法隔膜將是中科持續關注、重點研發推進的方向。按照當前規劃和研發進度,預計到2019年,中科科技9μm超薄干法隔膜產品將問世,這款產品的出現有望顛覆現有隔膜市場格局。”李軍超表示。
來源:高工鋰電
責任編輯:繼電保護
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