前言

未來五年，新能源汽車用鋰離子電池市場(chǎng)年平均增長率在50%左右。鋰離子電池技術(shù)進(jìn)步，主要來自關(guān)鍵電池材料創(chuàng)新研究與應(yīng)用進(jìn)展，通過新材料的開發(fā)進(jìn)一步提高電池性能，提高質(zhì)量、降低成本、改善安全性。

日前，鋰電材料產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展論壇上，眾專家熱議了新能源汽車對(duì)于鋰電池新的發(fā)展需求，新形勢(shì)下鋰電池隔膜、電極材料、電解液等如何適應(yīng)新的發(fā)展趨勢(shì)，以及動(dòng)力鋰電池材料產(chǎn)業(yè)如何抓住投資機(jī)會(huì)。來自新能源汽車企業(yè)、科研院所、行業(yè)協(xié)會(huì)的專家學(xué)者為與會(huì)代表帶來了視聽盛宴。

動(dòng)力電池市場(chǎng)年增50%未來需“四高一降”

成都雅俊新能源汽車科技股份有限公司儲(chǔ)能部副部長陳柯宇指出，新能源汽車動(dòng)力電池在使用過程中面臨電池價(jià)格偏高、充電時(shí)間過長、續(xù)航里程較短、環(huán)境通用性較差，使用壽命短等問題。因此，新能源汽車對(duì)鋰電池提出了新的發(fā)展需求：一是提高高溫、低溫、充電、放電的一致性。

二是通過電池設(shè)計(jì)以及材料改進(jìn)實(shí)現(xiàn)高充電倍率。三是提高能量密度，主要通過基于現(xiàn)有高容量材料體系、優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、提高活性物質(zhì)負(fù)載量；應(yīng)用新型材料體系、提高電池工作電壓；優(yōu)化新型材料體系，使用新型電池結(jié)構(gòu)等途徑來實(shí)現(xiàn)。四是提高安全性，特別是在極端條件下的安全性。五是降低成本。六是注重電池二次回收利用。

中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長劉彥龍表示，未來五年，新能源汽車用鋰離子電池市場(chǎng)年平均增長率在50%左右。鋰離子電池技術(shù)進(jìn)步，主要來自關(guān)鍵電池材料創(chuàng)新研究與應(yīng)用進(jìn)展，通過新材料的開發(fā)進(jìn)一步提高電池性能，提高質(zhì)量、降低成本、改善安全性。

劉彥龍指出，鋰離子電池電解液和隔膜對(duì)提升電池性能與安全越來越凸顯出重要性，電解液添加劑和隔膜涂層是配合鋰離子電池提升電壓（提升能量密度）、維持壽命和保障安全的重要措施。在電池電解液領(lǐng)域，應(yīng)重點(diǎn)圍繞著功能電解液展開，對(duì)添加劑的選擇是當(dāng)今電解液研究發(fā)展的焦點(diǎn)所在。

尤其以新型電解質(zhì)體系（含溶劑、溶質(zhì)與添加劑）、適用于高鎳NCM動(dòng)力電池的功能電解質(zhì)（含添加劑）、適用于儲(chǔ)能電池中的電解質(zhì)（特別包含添加劑）、低溫型電解質(zhì)、高溫型（150攝氏度）與阻燃型電解質(zhì)為重點(diǎn)。

涂覆（或復(fù)合）隔膜則是當(dāng)今隔膜應(yīng)用發(fā)展的焦點(diǎn)所在，隔膜表面采用涂覆層，一是可以提高隔膜的熱穩(wěn)定性；二是可以提高隔膜對(duì)電解液的浸潤性，有利于電池內(nèi)阻降低、放電功率提升；三是涂覆可阻止或降低隔膜氧化，有利于配合高電壓正極的操作以及延長電池循環(huán)壽命等。

替代進(jìn)口將出現(xiàn)高潮國產(chǎn)膜呼喚國產(chǎn)料

中國塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長、中國塑協(xié)電池隔膜專委會(huì)秘書長孫冬泉指出，作為世界上最大的鋰電池生產(chǎn)國，中國對(duì)隔膜的需求日益增加。近幾年，國內(nèi)隔膜市場(chǎng)需求的增長率總體低于國產(chǎn)隔膜的增長率，說明國產(chǎn)隔膜所占市場(chǎng)份額不斷上升，隔膜國產(chǎn)化是大勢(shì)所趨。

然而，當(dāng)前我國鋰電隔膜低端市場(chǎng)產(chǎn)能過剩，產(chǎn)品價(jià)格不斷下降，賬期加長，但新的投資項(xiàng)目仍在源源不斷地上馬，無序競(jìng)爭加劇。雖然高端產(chǎn)品進(jìn)口在縮小，但國內(nèi)隔膜企業(yè)與國外領(lǐng)先企業(yè)差距還很大。預(yù)計(jì)2017~2018年國內(nèi)高端市場(chǎng)的國產(chǎn)化替代將出現(xiàn)高潮，2019年除少量進(jìn)口外，80%以上的隔膜將實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

孫冬泉指出，PP或PE樹脂等原料的性能指標(biāo)對(duì)隔膜性能影響巨大。國內(nèi)隔膜企業(yè)在材料方面還缺乏真正能夠滿足需求的穩(wěn)定隔膜專用料供應(yīng)來源，產(chǎn)品開發(fā)任重道遠(yuǎn)。干法專用料方面，中石化北京化工研究院開發(fā)出國產(chǎn)鋰電池隔膜專用料，已經(jīng)在隔膜企業(yè)投入應(yīng)用；濕法專用料方面，中石化上海石油化工研究院正在開發(fā)濕法鋰電池隔膜專用料，今后也將進(jìn)行推廣試用。

在改進(jìn)隔膜性能方面，目前有三種思路：一是在PP膜和PE膜的基礎(chǔ)上增加功能性涂層，以滿足對(duì)高溫特性等特殊需求；二是開發(fā)無機(jī)或有機(jī)材料共混PE、PP膜；三是徹底改變基體材料，如采用聚酰亞胺等材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PP和PE材料。

中國石化化工銷售有限公司華中分公司客戶經(jīng)理曾松軍指出，中國PP膜料年需求總量約360萬噸，電工膜與包裝膜相比雖然數(shù)量不大，但是對(duì)于一種高技術(shù)含量產(chǎn)品來說卻十分可觀。

國內(nèi)許多企業(yè)曾研發(fā)和生產(chǎn)低端電工膜原料，但隨著下游用戶對(duì)電池、電容等的要求越來越高，低端產(chǎn)品的需求量已降至20%左右，很多企業(yè)因技術(shù)和市場(chǎng)容量等原因，逐步放棄了對(duì)聚丙烯電容膜原料的研發(fā)和生產(chǎn)。

濕法隔膜一直以來由于采用超高分子量聚乙烯作為原料，厚度更薄（已可低至5微米）、強(qiáng)度更高，更適用于高能量密度電池。但實(shí)際上相關(guān)企業(yè)也可在PP原料方面進(jìn)行考慮，使干法隔膜也可在保證較高強(qiáng)度的同時(shí)，更輕更薄，更安全。

電極材料設(shè)計(jì)考慮綜合因素

中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院輕金屬及工業(yè)電化學(xué)研究所所長胡國榮教授指出，正極材料的研發(fā)成為制約該類材料大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。2000年以前鈷酸鋰獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，幾乎占市場(chǎng)的100%。

2000年以后，錳酸鋰、三元、磷酸鐵鋰正極材料開始發(fā)展，目前鈷酸鋰約占市場(chǎng)的40%，三元系約占35%，其余是錳酸鋰，磷酸鐵鋰和二元系（NCA）。未來需要進(jìn)一步開發(fā)的材料主要有富鋰錳基固溶體材料、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰、磷酸鐵鋰石墨烯復(fù)合材料。

錳酸鋰與磷酸鐵鋰主要應(yīng)用于大型儲(chǔ)能與動(dòng)力電池領(lǐng)域；由于鋰電池制造的安全技術(shù)得到提升以及鋰電池對(duì)能量密度的要求，三元材料目前開始應(yīng)用于動(dòng)力電池領(lǐng)域。因此三元材料在未來兩大市場(chǎng)均有好的應(yīng)用，其市場(chǎng)前景看好，將占領(lǐng)正極材料最大的市場(chǎng)份額。但由于三元系NCA、NCM受鎳鈷資源限制，必須解決三元材料電池中的鎳鈷回收問題。

電解質(zhì)重點(diǎn)解決五大問題

中國石油大學(xué)(北京)新能源研究院孫暉博士指出，鋰離子電池電解質(zhì)未來發(fā)展需要重點(diǎn)解決以下問題：

一是電解液和電池的安全性。可以通過離子液體、氟代碳酸酯、加入過充添加劑、阻燃劑、采用高穩(wěn)定性鋰鹽來解決。

二是提高電解液的工作電壓。可以通過提純?nèi)軇⒉捎秒x子液體、氟代碳酸酯、添加正極表面膜添加劑等來解決。

三是拓寬工作溫度范圍。低溫電解質(zhì)體系需要采用熔點(diǎn)較低的醚、腈類體系；高溫需要采用離子液體（熔融鹽）、新鋰鹽、氟代酯醚來提高。

四是延長電池壽命。需要精確調(diào)控固體電解質(zhì)界面膜（SEI膜）的組成與結(jié)構(gòu)，主要通過SEI膜成膜添加劑、游離過渡金屬離子捕獲劑等來實(shí)現(xiàn)。

五是降低成本。需要降低鋰鹽和溶劑的成本，解決鋰鹽和溶劑純度較低時(shí)如何提高電池性能的技術(shù)問題，這方面目前仍需要深入研究。