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一层“隔膜”值千金

锂电中国浏览量:2018时间:2012-07-23 09:17:38

“未来市场对锂电安全性的要求将更高,尤其对锂电安全性意义重大的耐高温高品质隔膜将更受关注,市场规模有望增至数千亿元。”日前,在2012中国锂电隔膜研讨会上,来自中科院理化研究所、上海硅酸盐研究所的多位专家表示。

据了解,目前电动车动力电池主要有4种:铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池和锂动力电池。其中,前3种电池由于电池寿命短,未来将会逐渐退出历史舞台。锂动力电池虽然性能优势明显,但是因为所用电极材料体系不同,致使其性能又有着千差万别,研究较为成熟的正级材料钴酸锂,由于其安全性较差,基本上不具备制作大容量、高功率动力电池的可能性。

而磷酸铁锂电池,具有循环寿命长、结构稳定、安全性能好、成本低廉等诸多优势,并且磷酸铁锂材料无任何有毒有害物质,不会对环境构成任何污染,被世界公认为绿色环保电池材料。国内外电池技术专家普遍指出,磷酸铁锂电池作为动力型电源,必将成为铅酸、镍氢及锰、钴等系列电池最有前景的替代品。

正是因为相对其他几种电池,磷酸铁锂电池具有无可比拟的优越性,国内外车企都看到了磷酸铁锂电池的应运潜力,纷纷将磷酸铁锂电池应用于电动车中。磷酸铁锂的研发开始时间,国内外几乎同步,而量产速度中国甚至超过海外。

据不完全统计,截至2011年,比亚迪作为全球最先实现磷酸铁锂电池产业化的车企之一,已在惠州市投资总计12.01亿元资金,用于磷酸铁锂电池基地建设,并最先将磷酸铁锂电动车投放市场,

在“5·26”重大交通事故发生之后,国内各大车企集团也开始重新审视电动汽车的安全问题。国内某大型汽车集团研究院的电动汽车项目负责人认为,电动汽车最危险的部分就是电池组,而目前来看,电池组的特点是易燃易爆,这就使得电动汽车的安全性大打折扣:“目前,使用在电动汽车上最成熟的电池就是锂离子电池。但是,理论上讲,锂离子电池也无法做到完全杜绝燃烧。”

也有专家质疑,认为车辆着火或因电动车电压系统及电池设计不合理。电动车电压系统高于200伏就是不安全的,不仅可能在碰撞中产生电火花从而引爆电池,还使车内的人更易触电。此外,插电式电池充电插座一旦遭遇强大的外力冲撞,正负极接通短路,短时间内就会造成高温燃爆。

相对于传统燃料汽车,电池组易燃易爆的特性使得电动汽车较为“脆弱”。这位业内人士透露,不单在中国,国外电动汽车在碰撞测试中出现燃烧乃至爆炸的案例屡见不鲜:“最离奇的是,美国一辆电动汽车,在发生碰撞3周之后,停在车库发生了自燃。调查后认为,其原因有可能是碰撞造成电解液发生轻微渗漏,而当后来渗漏聚集到一定程度时,发生了燃烧。”

对于如何提高电动汽车安全性的问题,有业内人士认为:“目前来看,提高电动汽车安全性的方法除了对电池组加强保护之外,很难有实质性的技术出现。因为,即使是在碰撞发生瞬间将电路系统都自动切断,电池组本身也会在外力挤压的情况下发生燃烧。”

据悉,在锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一,其采用塑料膜制成,可隔离电池正负极,以防止出现短路。但传统的聚烯烃隔膜用于动力锂电池时在绝缘性、机械强度、耐热性等方面存在缺陷,随着近期比亚迪电动车碰撞起火事件与亿纬锂能电池厂爆炸事件的发生,这一缺陷受到更多关注。

中科院上海硅酸盐研究所研究员乐军表示,传统多层隔膜的高温收缩率大、膜的强度低、安全性能差。未来动力锂电池隔膜的主要研究方向之一就是新型隔膜,包括PET无纺布隔膜、聚酰亚胺(PI)纳米纤维隔膜、聚酰胺(PA)隔膜,其优点是耐温高,具有低温输出、充电循环寿命长、机械强度适中的特点。

而在这方面,国外的经验是使用碳纤维等高强度复合材料对电池组加以包裹保护。但是此种做法成本太高,难以在量产民用车型上大规模推广使用。

据了解,隔膜是锂电材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料,每辆电动车就要用到1000到2000平方米,其毛利率一度达到70%以上,占锂电池成本的20%~30%。2011年~2015年锂电隔膜行业将保持年均29%的增长速度,在“十二五”期间,我国将大力鼓励开发自主知识产权的电池隔膜技术,提高隔膜国产化率。

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