第一節(jié) 產(chǎn)品定義及應(yīng)用特點(diǎn)

一、產(chǎn)品定義

鋰離子電池隔膜主要是用在狹小空間內(nèi)，把電池正、負(fù)級(jí)板分隔開來，防止兩極接觸造成短路的產(chǎn)品。除此以外，隔膜還應(yīng)具有能使電解質(zhì)中離子通過的能力。由于鋰離子電池系列的電解液為有機(jī)溶劑體系，因而隔膜材料對(duì)有機(jī)溶劑耐溶。隔膜雙向拉伸強(qiáng)度高，穿刺強(qiáng)度高，收縮率低，表面無靜電孔隙率高，孔徑分布均勻，電解液浸潤(rùn)性佳，具有較低的閉孔溫度和較高的破膜溫度。

二、應(yīng)用特點(diǎn)

制造隔膜的材料有天然或合成的高分子材料、無機(jī)材料等。根據(jù)原料特點(diǎn)和加工方法不同，可將隔膜分成有機(jī)材料隔膜、編織隔膜、氈狀膜、隔膜紙和陶瓷隔膜等。電池用隔膜的分類如下圖所示，從下圖可見，隔膜可分為半透膜與微孔膜兩大類。半透膜的孔徑一般為5-100nm，微孔膜的孔徑在10μm以上，甚至到幾百微米。最新資料顯示，美國已研制成功ETFE氟電池隔膜，用于軍事領(lǐng)域的鋰離子高能電池中。

鋰離子電池隔膜分類

1、隔膜位于正極和負(fù)極之間，起著如下作用

1）防止正極、負(fù)極活性物質(zhì)相互接觸，產(chǎn)生短路。

2）在電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，保持必要的電解液，形成離子移動(dòng)的通道。

2、在實(shí)際應(yīng)用中，隔膜材料還必須具有以下條件

1）非電子導(dǎo)體。

2）在電池體系內(nèi)，化學(xué)穩(wěn)定性好。

3）機(jī)械強(qiáng)度大，使用壽命長(zhǎng)。

3、隔膜必須具有的性能

作為鋰離子電池的隔膜，由于所用電解質(zhì)為有機(jī)溶劑，誤用時(shí)容易起火，與水溶液體系不同，安全問題擺在第一位，要求具有以下性能。

1）化學(xué)穩(wěn)定性：所用材料能耐有機(jī)溶劑。

2）機(jī)械強(qiáng)度：薄膜化和電池組裝工藝過程，為防止短路，要求機(jī)械強(qiáng)度大。

3）膜的厚度：有機(jī)電解液的離子電導(dǎo)率比水溶液體系低，為了減少電阻，電極面積必須盡可能大，因此隔膜必須很薄。

4）遮斷電流：當(dāng)電池體系發(fā)生異常時(shí)，溫度升高，為防止產(chǎn)生危險(xiǎn)，在快速產(chǎn)熱溫度(120℃140℃)開始時(shí)，熱塑性隔膜發(fā)生熔融，微孔關(guān)閉，變?yōu)榻^緣體，防止電解質(zhì)通過，從而達(dá)到遮斷電流的目的。

5）保持電解液：從電池的角度而言，要能被有機(jī)電解液充分浸漬，而且在反復(fù)充放電過程中能保持高度浸漬。

第二節(jié) 鋰離子電池隔膜 行業(yè) 發(fā)展歷程

中國在鋰離子電池隔膜的 研究 與開發(fā)方面起步較晚，鋰離子電池隔膜主要仍然依賴進(jìn)口，導(dǎo)致市場(chǎng)價(jià)格高居不下。目前，世界上只有日本、美國等少數(shù)幾個(gè)國家擁有鋰電池隔膜的生產(chǎn)技術(shù)和相應(yīng)的規(guī)模化產(chǎn)業(yè)。中國國內(nèi)隔膜市場(chǎng)80％以上被美、日進(jìn)口產(chǎn)品占領(lǐng)，國產(chǎn)隔膜主要在中、低端市場(chǎng)使用。

目前市場(chǎng)化的鋰離子電池隔膜主要聚乙烯、聚丙烯為主的聚烯烴隔膜，包括單層PE,單層PP，三層PP/PE/PP復(fù)合膜。現(xiàn)有的聚烯烴隔膜生產(chǎn)工藝可按照干法和濕法分為兩大類，同時(shí)干法又可細(xì)分為單向拉伸工藝和雙向拉伸工藝。

干法單向拉伸工藝是通過生產(chǎn)硬彈性纖維的方法，制備出低結(jié)晶度的高取向聚丙烯或聚乙烯薄膜，在高溫退火獲得高結(jié)晶度的取向薄膜。這種薄膜先在低溫下進(jìn)行拉伸形成銀紋等微缺陷，然后高溫下使缺陷拉開，形成微孔。這種方法最早見于美國Celanse公司1970年專利USPatent3426754，用于生產(chǎn)單層的聚丙烯多孔膜。該工藝經(jīng)過幾十年的發(fā)展在美國、日本已經(jīng)非常成熟，現(xiàn)在美國Celgard公司、日本UBE公司采用此種工藝生產(chǎn)單層PP、PE以及三層PP/PE/PP復(fù)合膜。用這種方法生產(chǎn)的隔膜具有扁長(zhǎng)的微孔結(jié)構(gòu)，由于只進(jìn)行單向拉伸，隔膜的橫向強(qiáng)度比較差，但正是由于沒有進(jìn)行橫向拉伸，橫向幾乎沒有熱收縮。由于受國外專利保護(hù)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的制約，國內(nèi)采用單向拉伸方法制備隔膜的工業(yè)化進(jìn)展很慢。國內(nèi)2004年已經(jīng)開始有這方面工藝的專利（CN1272374），和國外專利的不同之處在于，在聚丙烯中加入具有結(jié)晶促進(jìn)作用的成核劑以及油類添加劑劑，加速了退火過程中的結(jié)晶速率。該技術(shù)現(xiàn)用于杭州一條生產(chǎn)線，采用單向拉伸的方法進(jìn)行PP單層隔膜的生產(chǎn)，已經(jīng)有此種類型的國產(chǎn)隔膜在市場(chǎng)上銷售。

濕法又稱相分離法或熱致相分離法，將高沸點(diǎn)小分子作為致孔劑添加到聚烯烴中，加熱熔融成均勻體系，然后降溫發(fā)生相分離，拉伸后用有機(jī)溶劑萃取出小分子，可制備出相互貫通的微孔膜材料，適用的材料廣。采用該法的具有代表性的公司有日本旭化成、東燃及美國Entek等，目前主要用于單層的PE隔膜。用濕法雙向拉伸方法生產(chǎn)的隔膜由于經(jīng)過了雙向拉伸具有較高的縱向和橫向強(qiáng)度。國內(nèi)佛山塑料集團(tuán)在2004年建立了一條采用濕法工藝生產(chǎn)PE隔膜的雙向拉伸生產(chǎn)線，2005年底開始有產(chǎn)品在市場(chǎng)上銷售。

干法雙向拉伸工藝是中國科學(xué)院化學(xué) 研究 所在20世紀(jì)90年代初開發(fā)出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝（CN1062357）。通過在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改進(jìn)劑，利用聚丙烯不同相態(tài)間密度的差異，在拉伸過程中發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變形成微孔，用于生產(chǎn)單層PP膜。從2000年開始，在國家863計(jì)劃項(xiàng)目的支持下，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的干法雙向拉伸制備聚丙烯微孔膜的技術(shù)在營(yíng)口向陽化工廠進(jìn)行中試。由于資金的匱乏，中試采用拉伸雙軸取向聚丙烯（BOPP）的設(shè)備，制備聚丙烯微孔膜所需要的工藝條件無法很好地在該設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，雖然在中試過程實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)，但膜的性能無法滿足鋰電池廠對(duì)隔膜性能的要求。

第三節(jié) 上游 行業(yè) 發(fā)展?fàn)顩r 分析

根據(jù)不同的物理、化學(xué)特性，鋰離子電池隔膜材料可以分為：織造膜，非織造膜（無紡布），微孔膜，復(fù)合膜，隔膜紙，碾壓膜等幾類。聚烯烴材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性和相對(duì)廉價(jià)的特點(diǎn)，因此聚乙烯，聚丙烯等聚烯烴微孔膜在鋰離子電池 研究 開發(fā)初期便被用作鋰離子電池隔膜。

1、聚乙烯發(fā)展?fàn)顩r

聚乙烯可謂乙烯最重要的衍生物，約有60%的乙烯用于制造聚乙烯。由于具有優(yōu)異的電絕緣性、良好的耐化學(xué)性、很低的吸水性和突出的耐寒性，聚乙烯成為我國通用合成樹脂中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的品種。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)和密度的不同，聚乙烯分為低密度聚乙烯(ldpe)、線型低密度聚乙烯(lldpe)和高密度聚乙烯(hdpe)等幾種，分別可用于薄膜、管材、容器、包裝袋、發(fā)泡制品、電線電纜、鋁塑復(fù)合板等制造領(lǐng)域。

1）進(jìn)口料占據(jù)半壁江山

用途的廣泛帶來了需求的迅速增長(zhǎng)。上個(gè)世紀(jì)90年代，世界聚乙烯工業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展時(shí)期，產(chǎn)能平均增幅達(dá)到6%。在世界各國中，對(duì)聚乙烯需求增長(zhǎng)最快的是中國，據(jù)美國一家咨詢公司預(yù)測(cè)，2010年前中國聚乙烯年平均增長(zhǎng)率為9.7%。近10年來，我國石化業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，而聚乙烯產(chǎn)能嚴(yán)重不足，每年需要大量進(jìn)口。2006年，我國聚乙烯的進(jìn)口量約為623萬噸，占國內(nèi)消費(fèi)總量的55%。

我國進(jìn)口的聚乙烯主要來自韓國、沙特阿拉伯、新加坡和印度等地，其中韓國比例最大。近年來沙特阿拉伯等中東國家和印度生產(chǎn)的聚乙烯憑借其極具競(jìng)爭(zhēng)力的成本優(yōu)勢(shì)而逐年加大對(duì)我國的出口量，在我國市場(chǎng)占有了較大市場(chǎng)份額。泰國、馬來西亞、俄羅斯等周邊國家近年來也在大規(guī)模擴(kuò)建聚乙烯生產(chǎn)裝置，除了滿足其本國需求外，主要目標(biāo)是向中國出口。預(yù)計(jì)2010年中東將成為世界上最大的聚乙烯出口地區(qū)，而我國將成為世界最大的聚乙烯進(jìn)口國。

巨大的需求以及生產(chǎn)能力的不足，也使中國成為世界聚乙烯供應(yīng)商角逐的主戰(zhàn)場(chǎng)。除了積極開拓中國市場(chǎng)外，國外聚烯烴巨頭還紛紛到中國投資擴(kuò)產(chǎn)，使我國聚乙烯產(chǎn)能大幅提升。最近5年內(nèi)，聚乙烯產(chǎn)能從300萬噸/年增加到600萬噸/年。然而聚乙烯的進(jìn)口量仍然在同步增長(zhǎng)。

2）發(fā)展方向：重在提高產(chǎn)品技術(shù)含量

近年來，我國聚乙烯生產(chǎn)能力急劇增長(zhǎng)，僅去年就新增產(chǎn)能155萬噸。“十一五”期間，國內(nèi)將新建、改擴(kuò)建一批乙烯裝置，形成若干個(gè)百萬噸級(jí)的乙烯生產(chǎn)基地，聚乙烯的生產(chǎn)能力將相應(yīng)地進(jìn)一步擴(kuò)大。預(yù)計(jì)至2010年，國內(nèi)新增聚乙烯年產(chǎn)能可達(dá)700萬噸以上，國內(nèi)總產(chǎn)能為1100萬噸/年，產(chǎn)量為800萬～1000萬噸/年。

國內(nèi)產(chǎn)能不斷增長(zhǎng)，國外廠商爭(zhēng)相涌入，下游需求盡管也在增長(zhǎng)，但不一定跟上供應(yīng)的增長(zhǎng)。未來幾年內(nèi)，我國聚乙烯供需形勢(shì)很可能由供應(yīng)偏緊轉(zhuǎn)為趨向平衡，甚至走向逐步過剩。這就意味著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈。在嚴(yán)酷的挑戰(zhàn)面前，聚乙烯生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)企業(yè)應(yīng)在保持總產(chǎn)量適度增長(zhǎng)的同時(shí)，通過改革、改造、重組，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，著重提高聚乙烯產(chǎn)品的科技含量，增加高檔次專用料的比例，求得長(zhǎng)久穩(wěn)定的生存和發(fā)展。

2、聚丙烯發(fā)展?fàn)顩r

1）國際地位日益提高

2007年，世界聚丙烯的生產(chǎn)能力已達(dá)4698.2萬噸，市場(chǎng)消費(fèi)量達(dá)到4435.1萬噸。我國聚丙烯總生產(chǎn)能力已達(dá)到691萬噸，是僅次于美國的世界第二大生產(chǎn)國，已經(jīng)基本上形成了溶劑法、液相本體-氣相法、間歇式液相本體法、氣相法等多種生產(chǎn)工藝并舉，大中小型生產(chǎn)模式共存的生產(chǎn)格局。目前，我國聚丙烯產(chǎn)量來自乙烯聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)的約占40%，以煉油廠副產(chǎn)丙烯為原料的約占60%。

我國是聚丙烯的消費(fèi)大國，高速增長(zhǎng)的消費(fèi)市場(chǎng)帶來新的聚丙烯工業(yè)投資熱潮。預(yù)計(jì)2010年前后，我國聚丙烯工業(yè)將進(jìn)入新一輪投資高峰期，屆時(shí)將有近680萬噸產(chǎn)能陸續(xù)投產(chǎn)(包括在建和擴(kuò)建項(xiàng)目)。在這些新建裝置中，除了少數(shù)幾套規(guī)模20萬噸級(jí)外，絕大多數(shù)超過30萬噸級(jí)，達(dá)到世界級(jí)規(guī)模，抗風(fēng)險(xiǎn)能力強(qiáng)。若這些擬在建項(xiàng)目均能按期投產(chǎn)，2010年我國聚丙烯生產(chǎn)能力將達(dá)到1300萬噸。

2）存在問題不容忽視

應(yīng)該看到，我國聚丙烯還存在生產(chǎn)規(guī)模小、集約化程度低、產(chǎn)品檔次和附加值低等問題，聚丙烯工業(yè)的技術(shù)水平及生產(chǎn)能力與國外先進(jìn)水平相比還存在一定的差距。

由于國內(nèi)聚丙烯的消費(fèi)量增長(zhǎng)很快，而產(chǎn)量的增長(zhǎng)幅度相對(duì)較小，因此導(dǎo)致通用牌號(hào)樹脂供應(yīng)多，而高中檔產(chǎn)品空缺嚴(yán)重。在高端市場(chǎng)和部分中端市場(chǎng)占據(jù)壟斷地位的國外生產(chǎn)商憑借地域和低成本優(yōu)勢(shì)，將繼續(xù)擴(kuò)大對(duì)華出口。我國聚丙烯裝置通常與乙烯廠和煉油廠配套建設(shè)，中小裝置居多，裝置布局過于分散。北方裝置生產(chǎn)的聚丙烯除部分商品就地加工編織制品外，其余產(chǎn)品南運(yùn)，運(yùn)輸成本過高。

珠三角市場(chǎng)基本飽和，長(zhǎng)三角市場(chǎng)潛力有限。為搶占先機(jī)，部分聚丙烯下游加工企業(yè)戰(zhàn)略北移，但東北和西北市場(chǎng)距離“做強(qiáng)、做大”尚有距離。由于競(jìng)爭(zhēng)激烈，聚丙烯 行業(yè) 重新洗牌不可避免，中小型裝置逐步退出生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)⒊蔀楸厝唤Y(jié)局。

第四節(jié) 下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況 分析

鋰離子電池隔膜目前主要用在各種便攜式設(shè)備（如手機(jī)、筆記本電腦MP3等通訊設(shè)施）、醫(yī)療器械等用電器具、礦燈和電動(dòng)自行車等上。隨著電動(dòng)摩托車、電動(dòng)汽車等電動(dòng)車規(guī)模的逐漸壯大，動(dòng)力電池隔膜市場(chǎng)份額將會(huì)逐漸增大。

1、鋰離子電池生產(chǎn)情況

2002—2007年鋰離子電池產(chǎn)品產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

                                                                                          單位：百萬只

2、鋰離子電池需求 分析

鋰離子電池電解液作為鋰離子電池必需的關(guān)鍵材料，用于在的電池正負(fù)極之間傳導(dǎo)電子，是鋰離子電池獲得高電壓，高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證，其發(fā)展依賴于鋰離子電池的發(fā)展。

而鋰離子電池因具有工作電壓高、能量密度大（重量輕）、自放電率底、無記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng)和無污染等優(yōu)點(diǎn)，自投放市場(chǎng)以來發(fā)展迅速，已逐步替代鎳氫電池而在筆記本電腦、移動(dòng)電話、攝錄機(jī)等移動(dòng)電子終端設(shè)備領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位，據(jù)矢野經(jīng)濟(jì) 研究 所調(diào)查，目前全球手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)用鋰離子電池分別占鋰離子電池總量的49%、36%和4%。

中國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。2002年銷售8.62億只，增長(zhǎng)51%，銷售額28.18億美元,增長(zhǎng)18%；2003年銷售量為12.55億只，增長(zhǎng)45%，銷售額36.34億美元，增長(zhǎng)29%。

3、鋰離子電池進(jìn)出口情況

2003年鋰離子電池國內(nèi)外市場(chǎng)火爆，出口3.14億只，比2002年增長(zhǎng)127%，由于國內(nèi)需求快速增長(zhǎng)，2003年進(jìn)口鋰離子電池3.54億只，比2002年增長(zhǎng)143%。

2006年鋰離子電池出口量約為10億只，出口額超過29.8億美元，分別比2005年增長(zhǎng)34%和29%。前十大出口企業(yè)為：索尼電子（無錫）有限公司，富士灣電能(天津)有限公司，兆普電子(上海)有限公司，深圳市比亞迪鋰電池有限公司，無錫松下電池有限公司，珠海松下電池有限公司，NEC東金電子(廈門)有限公司，東莞新能源電子科技有限公司，天津力神電池股份有限公司，東莞三星視界有限公司。年出口額均超過9000萬美元。其中，索尼電子出口額超過2.56億美元，富士灣電能超過2億美元。

2007年進(jìn)口鋰離子電池17.87億只，出口12.14億只。

2008年上半年,鋰離子電池進(jìn)口數(shù)量8.89億個(gè),,同比增長(zhǎng)14.49%,進(jìn)口金額為21.02億美元,同比增長(zhǎng)28.03%；2008年全年，鋰離子電池出口數(shù)量12.53億個(gè)，同比增長(zhǎng)3.19%，出口金額為39.15億美元，同比增長(zhǎng)12.07%。

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