一张锂电池隔膜背后的“技术破壁”
时间:2023-05-23 09:04来源:经济参考报 作者:邵鲁文 王璐
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从手机、电脑再到新能源汽车，锂电池早已与我们的生活息息相关，而隔膜曾一度是我国锂电产业发展的最后一块“短板”。近年来，从10微米以上到5微米，我国自主研发的锂电池隔膜越来越薄，稳定性和安全性越来越高，相关技术打破国外垄断，不仅实现了国产化，还处于领先地位。
位于山东滕州的中材锂膜有限公司（下称“中材锂膜”）车间物流区，11台机器人物流车沿着地上的黄色轨道，载着一卷卷标有型号、数字条码的锂电池隔膜，经过接货、送货、检查、再加工的工序后，送至全自动立体仓储库。
为破解高端隔膜长期依赖进口的局面，近年来中材锂膜母公司中材科技依托旗下南京玻璃纤维研究设计院有限公司等技术团队，启动锂膜研究开发，选择了代表全球最高技术水平、开发难度最大的湿法双向同步拉伸工艺技术方向。
记者了解到，锂电池隔膜主要通过干法拉伸和湿法拉伸两种不同工艺制备而成。所谓湿法双向同步拉伸工艺，是指将膜片在纵横向同时进行拉伸，让隔膜上的微孔接近圆形。与双向异步拉伸相比，由于减少了单独纵向拉伸这一步，可以让隔膜的孔径大小更均匀。在厚度上，干法拉伸的隔膜厚度在10微米以上，而湿法双向同步拉伸可以让隔膜厚度达到5微米。隔膜越薄，电池能量密度越高，稳定性越高。
“经过不断攻关，连续突破生产线横拉、一次热处理、二次热处理等多道难题，最终取得技术突破。” 中材锂膜党委书记、董事长白耀宗说，2017年8月30日，中材锂膜“年产2.4亿平方米锂电池隔膜建设项目”首条生产线在山东滕州投产，标志着在相关领域打破国外垄断，不仅实现了国产化，还处于领先地位。
锂电池隔膜拉伸技术取得了突破，但又在设备上“卡了壳”。
中材锂膜多位研发人员在接受《经济参考报》记者采访时回忆道，当时，国内选用进口设备的湿法锂膜生产厂家多采用的是日本生产线，其装备体系较为成熟，但存在技术壁垒较高、交货周期长、不能定制化等不利因素。基于此前技术研发时的经验，科研团队有很多想法希望在新的生产线上体现出来。如果选择国外生产设备，就始终处于跟在别人后面的现象，无法真正跑赢对手。
“是跟在人家后面走，还是从无到有，研发新的生产设备？”答案是“为国产技术争口气”。
据白耀宗介绍，企业选择了与设备供应商协同创新开发的合作路线。在中国建材集团的全力支持下，最终生产设备也逐步实现自主可控，确保隔膜生产不再受制于人。
如今，走进中材锂膜滕州基地内的生产车间，可以看到不少区域都实现了无人化生产，仅有几名工作人员在中控室的屏幕前控制生产线的运转。在质量控制车间，工人们在精密仪器上有条不紊地进行着检验工序。
“企业非常注重对产品质量的把控，在质量策划、质量控制、体系管理三个模块对产品从生产到应用进行保障，目前主线A品率能稳定在90%左右，得到了多家客户的认可。”中材锂膜材料开发工程师董秋春告诉记者。
值得注意的是，通过每卷锂膜上的条码，可以追溯到每卷锂膜的质量检测结果，并随时在立体库中调出、选用。“这是全国隔膜行业内为数不多的智能物流设备及自动化控制立库。”董秋春说，依托持续的技术创新，中材锂膜的三期厂房，已实现高度智能化、信息化。
记者了解到，中材锂膜目前已在山东滕州、湖南常德、湖南宁乡、内蒙古呼和浩特、江苏南京、江西萍乡、四川宜宾等地建设了生产基地，产能规模位居行业前列。
工信部日前公布的数据显示，去年，我国锂电年总产值首次突破万亿元，超过1.2万亿元。据相关研究机构测算，未来五年，新能源汽车销量复合增长率将达到50%以上，对锂电池的需求同样快速增长。2023年锂电池隔膜的需求量将达到100亿平方米以上，2025年将达到250亿平方米以上。
“中材锂膜正抢抓锂电发展的机遇，目前企业在满负荷生产，产品已经供不应求。”中材锂膜产品工程师吴奇阳说，2019年中材锂膜月供货量约为两千万平方米，如今月供货量已超过一亿平方米。
“‘十四五’期间，企业规划产能力争达到70亿平方米，向全球锂膜行业头部企业目标持续前进。”白耀宗说。
(责任编辑：子蕊)
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