5月13日，星源材質(zhì)在2024年度業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上表示，目前公司與泰和新材的芳綸涂覆隔膜合作順利推進(jìn)中，產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入多家客戶(hù)認(rèn)證或測(cè)試階段，并小批量供貨給國(guó)內(nèi)外客戶(hù)。芳綸涂覆隔膜是什么...

5月13日，星源材質(zhì)在2024年度業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上表示，目前公司與泰和新材的芳綸涂覆隔膜合作順利推進(jìn)中，產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入多家客戶(hù)認(rèn)證或測(cè)試階段，并小批量供貨給國(guó)內(nèi)外客戶(hù)。

芳綸涂覆隔膜是什么？

芳綸涂覆隔膜作為一種新型的鋰電池隔膜材料。

芳綸涂覆隔膜技術(shù)基于芳綸材料的特性，通過(guò)將芳綸涂覆在基材上形成一層薄膜，以實(shí)現(xiàn)隔離和保護(hù)的功能。芳綸涂覆隔膜具有卓越的耐高溫性、耐化學(xué)腐蝕性和抗撕裂性能，在提升電池安全性和性能方面展現(xiàn)出巨大潛力。

芳綸涂覆隔膜比傳統(tǒng)隔膜好在哪？

在強(qiáng)度上，芳綸纖維基電池隔膜由于其分子結(jié)構(gòu)，具有高取向、高結(jié)晶度和各向異性特性，展現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。因此芳綸隔膜抗穿刺能力比傳統(tǒng)陶瓷膜更強(qiáng)，有助于提高電池的機(jī)械穩(wěn)定性和安全性。

在耐高溫性能上，芳綸纖維具有“合成鋼絲”的美譽(yù)，耐高溫性能好，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在280℃左右，熱分解溫度大于400℃。芳綸材料極好的耐熱性，可以大幅降低隔膜在高溫時(shí)的熱收縮率，避免電池起火隱患，從而大幅提升安全等級(jí)。

在化學(xué)穩(wěn)定性上，芳綸纖維的分子鏈上的酰胺鍵可以形成分子間和分子內(nèi)的氫鍵，提高力學(xué)性能，對(duì)電解液有較高的潤(rùn)濕性，有助于提高吸液率和離子電導(dǎo)率。芳綸涂覆隔膜與電解液的浸潤(rùn)性更好，有助于提升電池的循環(huán)壽命、充電速度，并提高電池的能量密度。

此外，在抗氧化、阻燃性、輕量化等性能上芳綸涂覆隔膜都大大優(yōu)于傳統(tǒng)隔膜，在提升鋰電池的安全性、性能和壽命方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，是鋰電池隔膜市場(chǎng)極具發(fā)展?jié)摿Φ男庐a(chǎn)品之一。

芳綸涂覆市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)

2023年，工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心發(fā)布了《關(guān)于開(kāi)展2023年新能源汽車(chē)安全隱患排查工作的通知》，將新能源汽車(chē)的安全升級(jí)提升至國(guó)家層面，其中芳綸涂覆隔膜作為提升新能源車(chē)安全性的關(guān)鍵材料，引發(fā)了資本市場(chǎng)的強(qiáng)烈關(guān)注。2023年全球芳綸涂覆隔膜市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)到了數(shù)十億美元，

2024年8月12日，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)《鋰離子電池用芳綸涂覆隔膜通用規(guī)范》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行公示并征求意見(jiàn)，這標(biāo)志著芳綸涂覆隔膜在鋰電池領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)始得到標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。

據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)到2025年，全球鋰電出貨量合計(jì)2102GWh，其中動(dòng)力電池1550GWh，儲(chǔ)能鋰電390GWh，消費(fèi)電池162GWh。單GWh動(dòng)力電池需要隔膜約1500萬(wàn)平米，2025年全球隔膜需求量預(yù)計(jì)將達(dá)到315億平米，按照涂覆隔膜滲透率70%計(jì)算，對(duì)應(yīng)潛在涂覆隔膜市場(chǎng)空間在221億平米。

鋰電池“濕法+涂覆”已是業(yè)界公認(rèn)的隔膜發(fā)展方向

隔膜為鋰電池四大主材之一，可分為干法、濕法、涂覆三類(lèi)隔膜，目前常見(jiàn)的鋰離子電池隔膜通常為聚丙烯、聚乙烯或者是兩者共同的復(fù)合膜。這些材料熔點(diǎn)通常低于170℃，但是當(dāng)電池因內(nèi)部或外部原因造成升溫時(shí)，隔膜會(huì)熔融并收縮正負(fù)極直接觸導(dǎo)致短路，引起電池燃燒、爆炸等意外事故的發(fā)生給使用帶來(lái)安全隱患。而通過(guò)涂覆加工處理，可減少一系列事故的發(fā)生。

隔膜行業(yè)歷經(jīng)多個(gè)發(fā)展階段，從干法隔膜逐步迭代至濕法隔膜、涂覆隔膜，再到如今的新材料隔膜。涂覆隔膜作為提升鋰電池安全性能的關(guān)鍵技術(shù)，備受全球科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的關(guān)注與投入。目前，主要的涂覆隔膜材料包括特種氧化鋁、勃姆石、芳綸、聚偏氟乙烯（PVDF）、PMMA等。濕法隔膜在性能上優(yōu)于干法隔膜，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些缺陷，可通過(guò)涂覆工藝加以解決。

涂覆技術(shù)路線(xiàn)分類(lèi)

涂覆隔膜的工藝流程

以下是目前大致的各種涂覆材料在鋰電池隔膜涂覆領(lǐng)域的占比情況：

陶瓷涂覆：在當(dāng)前市場(chǎng)中占據(jù)較高的份額，是較為常見(jiàn)和廣泛應(yīng)用的涂覆材料。由于其生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟、成本相對(duì)較低且能在一定程度上提高隔膜的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，因此受到眾多電池廠商的青睞。綜合各方面信息來(lái)看，陶瓷涂覆材料的占比可能在 40%-50% 左右。

PVDF涂覆（聚偏氟乙烯涂覆）：在鋰電池隔膜涂覆中也有一定的應(yīng)用占比，大約在 20%-30%。其具有良好的粘結(jié)性，能夠提高隔膜的耐高溫性能、增加電解液保液量以及提高高壓狀態(tài)下電池的安全性。

芳綸涂覆：作為一種新型的高性能涂覆材料，雖然具有優(yōu)異的耐高溫性能、機(jī)械強(qiáng)度和安全性等，但由于其生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜、成本較高，目前在市場(chǎng)中的占比相對(duì)較小，可能在 10%-20% 左右。

不同隔膜涂覆材料的形式和主要特點(diǎn)

今天想說(shuō)說(shuō)芳綸涂覆，因?yàn)樗鼘儆谕扛残录夹g(shù)，對(duì)比傳統(tǒng)的涂覆，優(yōu)勢(shì)相當(dāng)大。但無(wú)論是材料成本，研發(fā)成本，制造成本都比傳統(tǒng)的陶瓷涂覆高。

芳綸涂覆隔膜工藝路線(xiàn)示意圖

實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的重要環(huán)節(jié)—成本、設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、技術(shù)增效

事實(shí)上，芳綸涂覆隔膜并不是新鮮事物，不少?lài)?guó)外高端電車(chē)已經(jīng)在使用，但是昂貴的價(jià)格讓它一直未能成為市場(chǎng)主流。

當(dāng)前傳統(tǒng)的PVDF、勃姆石涂覆的成本大約為0.5元/平，涂覆基膜的售價(jià)約為2.5元/平，而國(guó)內(nèi)隔膜廠制芳綸膜成本在5-6元/平以上。

如何降低芳綸隔膜的成本以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、商業(yè)化推廣，是資本市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。

芳綸涂覆成本結(jié)構(gòu)拆分，圖源：國(guó)金證券

隔膜企業(yè)降本方式

隔膜制備技術(shù)拐點(diǎn)

不同隔膜制備方法的簡(jiǎn)要概述

從上圖中的分析來(lái)看，目前涂布技術(shù)是隔膜具有未來(lái)前景的制備方式之一，芳綸涂覆鋰電隔膜的涂布工藝對(duì)降本有多方面的幫助。

首先，芳綸涂覆隔膜具有輕薄無(wú)顆粒的特點(diǎn)，涂層厚度僅為1μm-2μm，相較于其他材料如PVDF混涂的2μm以上厚度，顯著降低了材料的使用量。

其次，芳綸的密度低，僅為陶瓷的40%，PVDF的80%，PMMA的50%，這使得芳綸涂覆隔膜在保持高性能的同時(shí)，材料消耗更少，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。

圖片來(lái)源上海聯(lián)凈自動(dòng)化科技有限公司

在涂布過(guò)程中，對(duì)涂布設(shè)備的精度要求極高，需精準(zhǔn)控制涂布速度、壓力以及漿料流量，任何細(xì)微偏差都可能影響涂層的均勻性和厚度一致性，進(jìn)而影響隔膜的整體性能。完成涂布后，還需經(jīng)過(guò)干燥工序，去除涂層中的水分等溶劑，使芳綸涂層牢固地附著在隔膜基材上。干燥過(guò)程同樣需要嚴(yán)格控制溫度、時(shí)間和通風(fēng)條件，以保障涂層的質(zhì)量和性能不受影響。

傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥存在溫度分布不均的問(wèn)題，而電磁加熱輥通過(guò)高頻電磁感應(yīng)直接對(duì)輥體加熱，可實(shí)現(xiàn)±1℃的溫控精度，顯著提升涂層的均勻性和一致性。這一特性有效保證了芳綸涂層與隔膜基材的良好結(jié)合，減少因溫度波動(dòng)導(dǎo)致的涂層缺陷，如氣泡、厚度不均等問(wèn)題，從而提高產(chǎn)品品質(zhì)，減少?gòu)U品產(chǎn)生，提升成品率。相比之下，傳統(tǒng)的導(dǎo)熱油加熱輥，由于導(dǎo)熱油的特性以及循環(huán)系統(tǒng)的復(fù)雜性，難以實(shí)現(xiàn)如此高精度的溫度控制，在溫度穩(wěn)定性上存在較大局限。

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同時(shí)，由于其高效的加熱方式，熱量直接在輥筒內(nèi)部產(chǎn)生，幾乎沒(méi)有熱量散失到周?chē)h(huán)境中，能量利用率極高。與傳統(tǒng)的油溫機(jī)相比，電磁加熱輥的加熱裝配功率可降低 50% 甚至更多，有效減少了加熱用電能耗，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能高效生產(chǎn)。

在涂布生產(chǎn)中，干燥工序往往是速度瓶頸。電磁加熱輥的高效加熱和精確控溫能力，能夠優(yōu)化干燥過(guò)程，提高干燥效率。通過(guò)快速將熱量傳遞給涂布后的隔膜，加速溶劑揮發(fā)，在保證干燥質(zhì)量的前提下，可適當(dāng)提高涂布速度，從而提升整體生產(chǎn)效率。此外，其穩(wěn)定可靠的性能，減少了設(shè)備故障停機(jī)時(shí)間，進(jìn)一步保障了生產(chǎn)的連續(xù)性，為企業(yè)提高產(chǎn)能、降低單位產(chǎn)品成本提供了有力支持。

電磁加熱輥烘干工藝圖 圖片來(lái)自上海聯(lián)凈電子科技有限公司

在芳綸涂覆鋰電隔膜的涂布工藝中，電磁加熱輥憑借精確控溫、快速升溫、低能耗、少維護(hù)、無(wú)污染以及能提高生產(chǎn)效率等諸多優(yōu)勢(shì)，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效提供了有效的解決方案，有力推動(dòng)了鋰電隔膜行業(yè)的發(fā)展。

芳綸涂覆隔膜的價(jià)值不僅在于安全冗余的提升，更在于其帶來(lái)的綜合性能優(yōu)化。相較于陶瓷、PVDF等傳統(tǒng)涂覆材料，芳綸樹(shù)脂對(duì)電解液的浸潤(rùn)性提升20%，這意味著鋰離子升級(jí)路徑更暢通。

寧德時(shí)代的測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，采用新隔膜的電池在4C快充條件下，析鋰現(xiàn)象減少45%，循環(huán)壽命突破3000次，較傳統(tǒng)方案提升50%。

在能量密度競(jìng)賽白熱化的當(dāng)下，芳綸涂覆技術(shù)展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。其單層2微米的超薄涂層，相比陶瓷涂層的8-10微米厚度，為電池騰出更多活性物質(zhì)空間。配合高浸潤(rùn)性帶來(lái)的電解液減量，電池單體能量密度可提升5%以上。這對(duì)于追求續(xù)航里程的新能源汽車(chē)而言，無(wú)異于打開(kāi)新的技術(shù)窗口。這場(chǎng)技術(shù)革命正在改寫(xiě)全球供應(yīng)鏈版圖。

芳綸涂覆隔膜的國(guó)產(chǎn)化突破，標(biāo)志著中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)從“材料進(jìn)口”到“技術(shù)輸出”的質(zhì)變。當(dāng)特斯拉柏林工廠開(kāi)始評(píng)估中國(guó)隔膜供應(yīng)商時(shí)，這場(chǎng)安全革新的價(jià)值已超越技術(shù)本身—它既是產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的里程碑，更是全球新能源汽車(chē)發(fā)展的重要支點(diǎn)。

隨著產(chǎn)能持續(xù)釋放和工藝優(yōu)化，這項(xiàng)“中國(guó)智造”有望在未來(lái)五年內(nèi)將動(dòng)力電池?zé)崾Э厥鹿事式档鸵粋€(gè)數(shù)量級(jí)。在新能源汽車(chē)滲透率突破40%的當(dāng)下，這樣的技術(shù)進(jìn)步不僅關(guān)乎產(chǎn)業(yè)發(fā)展，更承載著億萬(wàn)用戶(hù)的生命安全期待。

這場(chǎng)關(guān)于安全的馬拉松，中國(guó)企業(yè)正在交出具有全球意義的答卷。盡管成本和技術(shù)一致性仍需優(yōu)化，但芳綸涂覆隔膜的量產(chǎn)為中國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)注入了新動(dòng)能，成為新能源汽車(chē)安全“防火墻”的重要里程碑。

文章參考資料：喜歡看研報(bào)、中國(guó)塑協(xié)電池薄膜專(zhuān)委會(huì)、上海聯(lián)凈、FG新能源膜材、仙桃市非織造布產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、高性能膜材料

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