非织造布隔膜：小应用 大市场

高理

非织造布隔膜广泛用于铅酸、碱性电池、镍氢和超级电容器等领域，其具有耐高温，孔隙率高等优点，近几年越来越受到锂电池业的关注。常见的非织造布隔膜材质包括聚酰亚胺（PI）、聚酯膜、纤维素膜、聚酰胺膜、芳纶膜、氨纶膜等。

各国竞相参与 研发成热潮

美国杜邦最早开发出用静电纺丝技术制备的聚酰亚胺纳米纤维隔膜，并已于2011年初在美国威明顿和韩国首尔开始量产。2010年，首钢总公司与中科院理化所合资组建了首科喷薄（SKPB），利用理化所吴大勇技术团队开发出的聚酰亚胺纳米纤维隔膜技术实施产业化。

另一个备受关注的是由江西先材（深圳惠程投资）生产的聚酰亚胺纳米纤维隔膜。聚酰亚胺热稳定性和机械强度极佳，被广泛用于航空航天领域。但由于静电纺丝工艺相对比较复杂，导致聚酰亚胺膈膜价格昂贵，聚酰亚胺纳米纤维隔膜能否下降到低于10元/m2的市场接受价格目前尚存疑问。

此外，日本广濑制纸开发出了以聚烯烃非织造布为基材、由聚乙烯醇（PVA）纳米纤维静电纺丝制成的锂离子电池隔膜。该产品与主流的聚烯烃多孔质薄膜式隔膜相比，提高了熔化温度的上限因而更加耐热（熔化温度上限高达200℃以上）。另外，据该公司介绍，在纳米纤维中添加硅（SiO2）等无机物后，还可进一步提高熔化温度的上限。

在纤维素非织造布和PET非织造布隔膜方面，德国Evonik最早推出了Separion隔膜。其制备方法是在PET非织造布上复合Al2O3或者SiO2以及其他无机氧化物。Evonic与Daimler-Benz合资成立的Li-Tec公司（后来奔驰单独控股）使用Separion隔膜用于其三元动力电池的生产，由于该复合陶瓷膈膜的机械强度较低，Li-Tec的三元电池采用的是叠片工艺而非绕卷工艺。

德国Freudenberg（科德宝）也推出了类似产品，在2014年CIBF会议上，科德宝展示了采用该隔膜的5Ah三元软包电池通过过充、针刺和热箱实验数据。采用传统聚烯烃的软包电池均发生了起火爆炸，而采用陶瓷涂覆PET非织造布隔膜的电池无起火和冒烟。日本特种东海制纸宣称开发出了纤维素隔膜材料技术，并计划2014年底实现量产。美国Dreamweaver公司开发出了基于纳米和微米纤维素混合的非织造布隔膜，已经送样给多家锂电池和超级电容厂商进行测试。位于美国科罗拉多州的Porous Power Technology开发出了PVDF和Al2O3填充的PET隔膜。日本王子制纸通过造纸方法成形湿法非织造布基材，在基材上涂覆PU、PET或PTFE树脂，树脂层通过助剂形成具有比基材更小孔径的多孔结构，可以制备孔径在200nm左右的隔膜。三菱制纸联合东京理工大学开发出了直接使用高耐热性纤维素和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的非织造布隔膜技术。

在国内，目前仅有宁波艾特米克锂电科技有限公司推出了具有闭孔特性的纳米纤维隔膜。据报道，该公司生产的隔膜孔隙率在60%以上，孔径大小在300nm左右，在200℃无形变，在560℃针刺测试下孔径不扩大。此外，其吸液性和对电解液润湿性均比现有隔膜有所提升。据报道，该公司年产400万平方米的纳米纤维隔膜中试线预计在2015年中旬完工投产。

除了聚酰亚胺和纳米纤维素材料，芳纶隔膜也越来越受到关注。东丽与东燃化学（TonenGeneral Sekiyu KK）合资组建的隔膜材料企业，已经开发出了耐热性和尺寸稳定性俱佳的以芳纶树脂为基材的多孔质薄膜“微多孔芳纶薄膜”材料产品。日本帝人也于2012年宣布开发出了用于聚合物层叠型锂离子电池的芳纶隔膜材料产品，使聚合物锂离子电池的输出功率提高了20%。

在制造技术方面，日本帝人宣称，凭借其“世界首创”的两面同时涂装以及相当于原来5倍以上速度的高速涂装工艺，可以实现高效率生产。同聚酰亚胺一样，芳纶因耐高温并具有极佳的机械性能，而被用于防弹衣和飞机复合材料等领域。但是，芳纶生产成本较为昂贵，其价格能否最终为锂电池企业接受还有待观察。到目前为止，还没有非织造布隔膜被动力电池企业大规模应用的报道。

成本高昂制约 需加强竞争力

相较于毛利率不到10%的正负极材料，锂电池隔膜利润率一度曾经高达70%。因此，众多的国内隔膜企业如雨后春笋般地蜂拥而入。但是相对于正负极和电解液而言，隔膜是一个高技术门槛的行业。做出隔膜不难，但是做出品质好的高端隔膜则非常难。由于缺乏技术沉淀和持续的研发投入，国内隔膜质量和批次稳定性仍然不及国外进口隔膜。在产品没有核心竞争力的情况下，同质化严重而导致价格战愈演愈烈。

据高工锂电产业研究所（GBII）统计数据显示，目前干法双拉隔膜均价已下降至4元以下，单拉隔膜5元左右；湿法隔膜价格在4～6元之间，降幅超过30%。就目前的现状而言，非织造布隔膜价格肯定比国产聚烯烃隔膜贵不少。聚酰亚胺和芳纶隔膜甚至高于10元/m2。PET和纤维素隔膜具有价格上的潜在优势，最终产业化后应该可以做到低于10元/m2以下。

目前，对于非织造布隔膜最大的优势就是高容量锂离子动力电池，尤其是大型三元动力电池的安全性问题。如果非织造布隔膜企业能够以此为切入口，结合非织造布隔膜对于锂离子电池的倍率性和使用寿命的提高从而生产出高品质的产品，不排除非织造布隔膜后来居上的可能性。国内隔膜厂也应该加强技术积累，随时密切关注国外相关非织造布隔膜技术的产业化进展，及早应对。