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                  促進鋰電產業健康持續發展!
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                  鋰電池隔膜市場競爭格局正逐漸形成

                  鋰電中國瀏覽量:1822時間:2013-03-25 09:40:33

                  對全球鋰電材料產業的發展研究分別研究分析了正極材料、負極材料和隔膜材料產業發展情況。隔膜材料產業近兩三年的變化非常大,一些新型隔膜材料產品(聚酯膜、纖維素膜、聚酰亞胺膜、聚酰胺膜、氨綸或芳綸膜等)粉墨登場的同時,產業和市場格局也開始隨之發生變化。這些變化將會持續幾年,或將顯著影響現有隔膜材料產業和市場格局。

                  有實力的“外行”介入隔膜制造領域的情況有日漸增多的趨勢。杜邦(Dupont,世界500強之一,預計2012年營收超過400億美元)開發出用于鋰離子電池的新型聚酰亞胺基分離隔膜,據悉可使電動汽車提高電池動力并延長壽命。杜邦已于2011年初在美國威明頓和韓國首爾開始量產這種隔膜,向鋰離子電池推銷,挑戰現有隔膜材料市場格局的意圖非常明顯。東麗(Toray,2011財年實現營收200億美元)與東燃化學(Tonen)合資組建有隔膜材料企業,自己也已經開發出了耐熱性和尺寸穩定性俱佳的,以芳綸樹脂為基材的多孔質薄膜“微多孔芳綸薄膜”材料產品,正在向鋰離子電池企業提供相關樣品以供測試。

                  中國方面也有一些大型“外行”企業介入到了隔膜制造領域。首鋼總公司(世界500強之一)與中科院理化所合資組建了首科噴薄(SKPB),利用理化所吳大勇技術團隊開發出的納米纖維隔膜技術實施產業化,目前已向市場推出了相關產品。中興新(ZTE,年營收規模100多億美元)于2012年08月在深圳成立了專注隔膜材料研發制造業務的深圳中興創新材料技術有限公司(中興新材)。

                  現有的其他鋰電材料領域的企業也在積極介入隔膜材料市場。在電解液和負極材料市場擁有較大市場份額的三菱化學,一直在努力開拓隔膜市場,旗下三菱樹脂早在2009年中就建成了隔膜量產體制并向市場推出隔膜材料產品。由于從現有三強(旭化成、Celgard、東燃化學)手中搶奪市場份額存在較大困難,三菱化學開始把目光轉向正在興起中的汽車動力鋰離子電池市場。住友化學、杉杉科技等企業也和三菱化學的想法相當,希望成為鋰電四大關鍵材料(正極材料、負極材料、電解液和隔膜)的綜合型供應商,在這種發展戰略指導下,兩家公司都已介入隔膜材料制造領域。

                  從2004年新鄉格瑞恩公司第一條生產線調試成功并生產出合格產品開始算起,中國鋰離子電池隔膜材料產業的發展時間還不到10年。在這很短的時間內,有的“老企業”已經退出,有的步履蹣跚,同時又不斷有新資本介入,新企業層出不窮。中國隔膜材料產業發展就像整個中國經濟這10年發展的縮影:“過!钡闹袊Y本在四處尋找“活路”,追逐著希望和夢想。

                  曾幾何時,有人期盼中國經濟發展能夠走上“量變引起質變”的良性發展道路,現在,實際發展結果我們也已經看到了,“量變”不但沒有引發“質變”,反而產生了一堆之前沒有想到的問題,并在阻礙著政府對經濟發展方式的主動求變。鋰離子電池隔膜材料領域,會不會“量變引起質變”,墨柯不清楚,但事實是國內隔膜材料市場的價格戰這兩年已經開始打了起來,且有愈演愈烈之勢,3元/m2的白菜價已經開始出現?紤]到貨幣超發引起的通貨膨脹等因素,兩頭受擠之下,行業的利潤率在直線下降。這樣,那些做了再說、期待從市場獲取收入來提高技術水平和產品質量的想法,就顯得是那么不切實際。

                  “老企業”中,曾經引起業內人士普遍關注的桂林新時科技現在已經悄無聲息地從人們的視野中消失了。遼源市鴻圖紙業2007年07月與韓國MASTER公司簽訂的年產4,400萬m2鋰離子電池隔膜項目,但該公司至今還沒有向市場推出隔膜產品。此外,山東正華、中科來方、杭州華容科技等“老企業”,發展得都非常緩慢,市場一直沒能做起來。杭州華容科技這幾年來一直悄無聲息,不過,山東正華看來找到了新的資金,正在積極地擴充產能。中科來方目前主要是依靠兄弟企業瑞聲新能源的訂單,二者同為江蘇遠宇集團旗下企業。

                  與此同時,新進企業層出不窮。鋰離子電池市場的大發展,直接帶動了材料市場的大發展。由于隔膜材料是中國唯一尚未實現完全自給的鋰離子電池關鍵材料,因此吸引了很多企業的興趣。近兩三年,除了傳統的隔膜三強格瑞恩、金輝高科和星源材質之外,有一大批新進企業參與了進來。上期月度報告真鋰研究簡單介紹了江西先材、首科噴薄、滄州明珠、天津東皋膜、南通天豐、東航光電和云天化紐米科技等7家企業,本期月度報告再簡單介紹了幾家企業,如南洋科技、義騰新能源、蘇州捷力、大東南、九九久、銅陵晶能電子、江蘇立鼎、三門峽興邦等。

                  在隔膜技術的發展方面,目前存在兩大路線:一是傳統的聚烯烴(Polyolefin)隔膜(PP、PE單層隔膜及多層復合膜)技術路線,二是無紡布隔膜技術路線。出于配套產業較為發達、可利用現有生產設施等方面因素的綜合考慮,目前全球主要隔膜企業的技術開發重心還是放在傳統聚烯烴類隔膜上,而致力于開發無紡布隔膜技術的則多為一些新進企業。

                  一般而言,PE隔膜主要采用濕法工藝制造,但也有企業在嘗試開發干法制造PE隔膜的工藝技術。山東正華公司就聲稱成功研發出了“干法PE單向拉伸制備鋰離子電池隔膜技術”。而應用于動力鋰離子電池的PE隔膜材料,最重要的是提高安全性能。鑒于PE的閉孔溫度不高,普遍辦法是在隔膜表面再涂覆一層材料以提高隔膜的耐熱性能。一般是涂覆無機陶瓷材料,很多企業都在這么做,但是技術發展至今,也有企業開始嘗試有機涂覆,如義騰新能源就開發出了有機聚合物涂層的PE隔膜材料產品。

                  東燃化學(Tonen)動力鋰離子電池隔膜技術特點是提高基體材料的性能,同時革新薄膜制造工藝。旭化成(Asahi)推出的“IBS(Inorganic-blended separator)”動力鋰離子電池隔膜,是在隔膜中混合無機物,其最大特點是可直接利用現有的鋰電池隔膜量產線,因此制造成本可維持現有水平。不少中國企業也聲稱掌握了PE隔膜陶瓷涂覆的技術,并正在嘗試推出相關動力鋰離子電池隔膜產品。

                  PP隔膜產品技術的主要推動力量是美國Polypore集團旗下的Celgard公司,這方面該公司做了大量工作,并引導著相關應用技術的開發潮流。國內PP隔膜的代表性企業現階段是新鄉格瑞恩和深圳星源材質,以后是否會有其他企業取而代之,目前未知。

                  目前車用動力鋰離子電池制造主要采用的PP/PE/PP三層復合隔膜,就是Celgard公司率先開發出來并實現規;瘧玫。另外,在單層PP隔膜上進行陶瓷涂覆也是一個辦法。三菱化學就在采用這個辦法。三菱化學旗下的三菱樹脂于2011年12月16日對外宣布,開發出了可耐熱200℃以上的鋰離子電池用隔膜并建立起了相關量產體制。

                  總的來看,在聚烯烴類隔膜上涂覆無機陶瓷物以提高隔膜材料的耐高溫性能,這一類的技術發展已比較成熟,且大致存在著一個先PE后PP的過程,這是PE熔點相對較低的原因所致。真鋰研究認為,這可能是日本矢野經濟研究所認為動力鋰離子電池隔膜出現了采用濕式而非干式的動向的主要原因。

                  一些新進企業為了取得成功,則希望避開隔膜領域現有主要企業的優勢,開發新型隔膜材料產品以切入這個市場。在這種思路下,近幾年,在杜邦、三菱制紙、王子制紙等企業的帶動下,無紡布隔膜技術的開發成為了熱點。

                  上期月度報告介紹的江西先材和杜邦開發的聚酰亞胺(PI)隔膜,就是屬于無紡布隔膜。另外,聚酯(主要指聚對苯二甲酸乙二酯(PET),習慣上也包括聚對苯二甲酸丁二酯(PBT))膜、纖維素膜、聚酰胺(PA)膜、芳綸(聚對苯二甲酰對苯二胺,Aramid fiber)膜、氨綸(聚氨基甲酸酯纖維,PU)膜等等,都是屬于無紡布隔膜這一大類。

                  在纖維素隔膜技術開發方面,德國贏創德固賽開發的Separion?隔膜可能是最早的無紡布隔膜產品,其制備方法是在纖維素無紡布上復合Al2O3或其他無機物。日本特種東海制紙(總部位于東京)也已經開發出了纖維素隔膜材料技術并計劃2014年秋實現量產。中國科學院青島生物能源與過程研究所仿生能源與儲能系統團隊2012年在動力鋰離子電池隔膜領域取得突破性進展,成功開發出具有自主知識產權的高安全性阻燃生物質復合材料的動力鋰電池隔膜,并達到中試生產規模。

                  在聚酯類隔膜技術開發方面的代表性企業是日本王子制紙和三菱制紙。王子制紙通過造紙方法成形濕法無紡布基材,在基材上涂覆PU、PET或PTFE(聚四氟乙烯,又稱Teflon)樹脂,樹脂層通過助劑形成具有比基材更小孔徑的多孔結構,可以制備孔徑在200nm左右的隔膜材料。三菱制紙和東京理工大學開發出了直接使用高耐熱性纖維素和聚對苯二甲酸乙二酯(PET)的無紡布隔膜技術,隔膜試制品的最大特點是具有高耐熱性以及因空隙率高而具有的優異的電解液浸透性。

                  中國也有一些企業在積極開發聚酯類隔膜材料技術,如浙江寧波長陽科技有限公司、大東南等。

                  有很多企業在積極開發芳綸類隔膜技術,并在這兩年有了一批成果被披露。東麗(東燃化學在隔膜領域的密切合作伙伴)2012年02月對外宣布開發出了耐熱性和尺寸穩定性俱佳的,以芳綸樹脂為基材的多孔質薄膜“微多孔芳綸薄膜”。該公司表示,通過添加防止芳綸樹脂凝聚的相分離控制劑,可以形成微細且均勻的多孔質膜。其主要用途是鋰離子電池的隔膜,為了在2015年投入量產,該公司今后將繼續對其進行改良。東麗設想這種薄膜用作動力鋰離子電池隔膜。東麗認為,今后對鋰離子電池的需求出現了大容量化和高輸出功率化的要求,這樣,在更高的溫度下,PE制薄膜會全部熔化,可能引發電極相互接觸的嚴重事故。因此東麗預測這種芳綸隔膜將會非常具有發展前景。

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