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環(huán)球即時：一張鋰電池隔膜背后的“技術(shù)破壁”

2023-05-22 08:24:55 來源：經(jīng)濟(jì)參考報

厚度僅有5微米，相當(dāng)于一張普通打印紙的一半。這些看起來稀松平常的白色“塑料布”，便是鋰電池隔膜，它能使正、負(fù)極分隔開來，防止兩極接觸而短路，對于鋰電池的重要性堪比瓣膜之于人體心臟。

(資料圖片僅供參考)

從手機(jī)、電腦再到新能源汽車，鋰電池早已與我們的生活息息相關(guān)，而隔膜曾一度是我國鋰電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最后一塊“短板”。近年來，從10微米以上到5微米，我國自主研發(fā)的鋰電池隔膜越來越薄，穩(wěn)定性和安全性越來越高，相關(guān)技術(shù)打破國外壟斷，不僅實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，還處于領(lǐng)先地位。

位于山東滕州的中材鋰膜有限公司（下稱“中材鋰膜”）車間物流區(qū)，11臺機(jī)器人物流車沿著地上的黃色軌道，載著一卷卷標(biāo)有型號、數(shù)字條碼的鋰電池隔膜，經(jīng)過接貨、送貨、檢查、再加工的工序后，送至全自動立體倉儲庫。

為破解高端隔膜長期依賴進(jìn)口的局面，近年來中材鋰膜母公司中材科技依托旗下南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院有限公司等技術(shù)團(tuán)隊(duì)，啟動鋰膜研究開發(fā)，選擇了代表全球最高技術(shù)水平、開發(fā)難度最大的濕法雙向同步拉伸工藝技術(shù)方向。

記者了解到，鋰電池隔膜主要通過干法拉伸和濕法拉伸兩種不同工藝制備而成。所謂濕法雙向同步拉伸工藝，是指將膜片在縱橫向同時進(jìn)行拉伸，讓隔膜上的微孔接近圓形。與雙向異步拉伸相比，由于減少了單獨(dú)縱向拉伸這一步，可以讓隔膜的孔徑大小更均勻。在厚度上，干法拉伸的隔膜厚度在10微米以上，而濕法雙向同步拉伸可以讓隔膜厚度達(dá)到5微米。隔膜越薄，電池能量密度越高，穩(wěn)定性越高。

“經(jīng)過不斷攻關(guān)，連續(xù)突破生產(chǎn)線橫拉、一次熱處理、二次熱處理等多道難題，最終取得技術(shù)突破?！薄≈胁匿嚹h委書記、董事長白耀宗說，2017年8月30日，中材鋰膜“年產(chǎn)2.4億平方米鋰電池隔膜建設(shè)項(xiàng)目”首條生產(chǎn)線在山東滕州投產(chǎn)，標(biāo)志著在相關(guān)領(lǐng)域打破國外壟斷，不僅實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，還處于領(lǐng)先地位。

鋰電池隔膜拉伸技術(shù)取得了突破，但又在設(shè)備上“卡了殼”。

中材鋰膜多位研發(fā)人員在接受《經(jīng)濟(jì)參考報》記者采訪時回憶道，當(dāng)時，國內(nèi)選用進(jìn)口設(shè)備的濕法鋰膜生產(chǎn)廠家多采用的是日本生產(chǎn)線，其裝備體系較為成熟，但存在技術(shù)壁壘較高、交貨周期長、不能定制化等不利因素。基于此前技術(shù)研發(fā)時的經(jīng)驗(yàn)，科研團(tuán)隊(duì)有很多想法希望在新的生產(chǎn)線上體現(xiàn)出來。如果選擇國外生產(chǎn)設(shè)備，就始終處于跟在別人后面的現(xiàn)象，無法真正跑贏對手。

“是跟在人家后面走，還是從無到有，研發(fā)新的生產(chǎn)設(shè)備？”答案是“為國產(chǎn)技術(shù)爭口氣”。

據(jù)白耀宗介紹，企業(yè)選擇了與設(shè)備供應(yīng)商協(xié)同創(chuàng)新開發(fā)的合作路線。在中國建材集團(tuán)的全力支持下，最終生產(chǎn)設(shè)備也逐步實(shí)現(xiàn)自主可控，確保隔膜生產(chǎn)不再受制于人。

如今，走進(jìn)中材鋰膜滕州基地內(nèi)的生產(chǎn)車間，可以看到不少區(qū)域都實(shí)現(xiàn)了無人化生產(chǎn)，僅有幾名工作人員在中控室的屏幕前控制生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)。在質(zhì)量控制車間，工人們在精密儀器上有條不紊地進(jìn)行著檢驗(yàn)工序。

“企業(yè)非常注重對產(chǎn)品質(zhì)量的把控，在質(zhì)量策劃、質(zhì)量控制、體系管理三個模塊對產(chǎn)品從生產(chǎn)到應(yīng)用進(jìn)行保障，目前主線A品率能穩(wěn)定在90%左右，得到了多家客戶的認(rèn)可?！敝胁匿嚹げ牧祥_發(fā)工程師董秋春告訴記者。

值得注意的是，通過每卷鋰膜上的條碼，可以追溯到每卷鋰膜的質(zhì)量檢測結(jié)果，并隨時在立體庫中調(diào)出、選用。“這是全國隔膜行業(yè)內(nèi)為數(shù)不多的智能物流設(shè)備及自動化控制立庫。”董秋春說，依托持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，中材鋰膜的三期廠房，已實(shí)現(xiàn)高度智能化、信息化。

記者了解到，中材鋰膜目前已在山東滕州、湖南常德、湖南寧鄉(xiāng)、內(nèi)蒙古呼和浩特、江蘇南京、江西萍鄉(xiāng)、四川宜賓等地建設(shè)了生產(chǎn)基地，產(chǎn)能規(guī)模位居行業(yè)前列。

工信部日前公布的數(shù)據(jù)顯示，去年，我國鋰電年總產(chǎn)值首次突破萬億元，超過1.2萬億元。據(jù)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)測算，未來五年，新能源汽車銷量復(fù)合增長率將達(dá)到50%以上，對鋰電池的需求同樣快速增長。2023年鋰電池隔膜的需求量將達(dá)到100億平方米以上，2025年將達(dá)到250億平方米以上。

“中材鋰膜正搶抓鋰電發(fā)展的機(jī)遇，目前企業(yè)在滿負(fù)荷生產(chǎn)，產(chǎn)品已經(jīng)供不應(yīng)求?！敝胁匿嚹ぎa(chǎn)品工程師吳奇陽說，2019年中材鋰膜月供貨量約為兩千萬平方米，如今月供貨量已超過一億平方米。

“‘十四五’期間，企業(yè)規(guī)劃產(chǎn)能力爭達(dá)到70億平方米，向全球鋰膜行業(yè)頭部企業(yè)目標(biāo)持續(xù)前進(jìn)。”白耀宗說。

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