深圳中兴新材技术副总经理张辉:新能源汽车领域的干法隔膜应用

能见app 2022年11月10日 5761

2022年11月9日-10日,2022中国(遂宁)国际锂电产业大会暨新能源汽车及动力电池国际交流会在遂宁举办。来自国内外行业组织代表、行业有关知名企业家等400余人汇聚一堂,聚焦行业关注重点,展望前沿趋势,共谋产业发展。

本次大会以“‘锂’想生活 低碳未来”为主题,为期3天的会程中,将开展“1+3+6+1”活动,即1个开幕式及主题论坛、3场座谈交流会、6场专题论坛、1个锂电消费节及参观考察活动。作为会议的重头戏,开幕式上将发布《全球锂电产业供需白皮书》《中国锂电(遂宁)指数》,开展项目合作签约等。

深圳中兴新材技术股份有限公司副总经理张辉出席会议并做题为《轻型电动车辆对低碳目标的贡献度探讨》的主旨发言,以下为发言实录:

大家下午好,感谢这次会议主办方,感谢中国化学与物理电源协会的邀请,我跟大家分享一下我们的研究工作。

本场论坛主题是《用创新构筑新能源汽车安全屏障》,首先看一下市场及技术的发展情况。全球新能源乘用车销量的增长情况是,从2013年的24万辆增长到今年前8月的552万辆,增长已经超过了20倍。

如图右边是国内动力电池出货量的情况,由2016年的30.8GWh增长到今年前三季度的331GWh,增长超过十倍。数据说明国内市场已经成为全球增长的核心区域。十四五期间,动力电池需求将超过TWh。

看完市场情况,再看一下技术。新能源汽车产业1+9技术发展路线,是立足整体产业,从市场需求、产品应用、产业融合和产业基础四个方面进行规划,在这里我就不一一展开说了。

结构创新方面,在座各位并不陌生,宁德时代的CTP技术,已经发展到3.0;国轩高科的JTM技术;特斯拉的CTC;还有弗迪电池的CTB,这些技术终极目标都是要提高动力电池能量密度。

材料创新方面,主要解决锂电池低温应用问题。这里简要列了几个方面,分别是电解液、SEI膜、负极材料,从这三个方面进行优化,解决低温应用的问题。

技术创新方面,是近几年研究的热点。这里列出了典型企业的技术路线图和他们的规划,以及现在建设情况。

在这样的市场和背景下,我们作为隔膜企业,我们在做什么呢?我们又能为这个行业做什么?

我们做的是围绕动力电池安全性、续航里程、轻量化、低成本,进行隔膜的开发工作。

安全性方面,我们有高强度的基膜,功能性涂覆产品。针对提升续航里程,我们研发了薄型化基膜,高孔隙率可以做到60%。轻量化特性体现在我们开发的下一代产品上,9um多层共挤。成本方面,本身干法隔膜已经属于较低成本,同时我们也做到更低的成本,通过规模化、精益化、智能化、数字化、信息化“五化一体”的技术来实现隔膜的降本。

接下来,具体介绍一下我们公司以及我们的工作。

深圳中兴新材是中兴集团涉足新能源产业链分支领域的公司,主要从事锂电池干法基膜和涂覆膜的研发、生产和销售。

不少与会同仁问我们和中兴通讯是什么关系?我们是兄弟公司,同一个股东。我们是从2010年启动研发,2012年公司正式成立,2013年开始对外销售。我们是国内出货量前五大公司中唯一一家只做干法隔膜的企业。

这张图展示的是我们的基地,目前有三大基地。其中,深圳宝安研发中心是技术中心,有联合实验室,和高校共建实验室,还有博士后创新实践基地。深圳大鹏是中试和基膜生产基地。武汉是基膜、涂布和研发中心为一体的基地。

我们新能源产品定位主流市场头部企业细分领域典型应用,宁德时代和比亚迪的干法隔膜,我们都是最主要的供应商。同时,在电动自行车、储能、电动工具领域我们都有代表性的客户。

截至目前,产能方面,中兴新材基膜每年产能达11亿平米,涂覆膜每年产能达1.5亿平米。2024年下半年总的基膜产能将达到30亿平米,涂覆膜将达6.5亿平米。

从技术特点看,我们的产品分单层、双层和三层这三种。单/双层有直通孔结构,还可以做曲折孔,有更高的安全性,另外还有超小孔,能抗击穿。三层有刚柔并济结构,可以抗褶皱;外密内疏结构;还有圆孔结构,解决了撕裂的问题。

这张图展示的是我们对于成孔机理的研究,成孔是纤维之间的滑移,后面把缺陷扩大固化,最终形成了孔结构。

中兴新材主导产品的关键技术和知识产权。基膜和涂覆膜,我们都拥有多项关键技术,隔膜领域布局了近200项专利。2014年获得了深圳市技术发明一等奖,2021年获得广东省知识产权示范企业。这是我们获得的一些荣誉资质,包括国家专精特新小巨人,广东省知识产权示范,广东省工程技术研究中心,深圳市级企业技术中心,深圳市动力电池隔膜工程研究中心等。此外,我们合作单位都是国内顶尖的985高校和科研机构。

介绍一下我们典型的产品系列。基膜产品,厚度从12μm到25μm,结构分为,单层的ZM,双层的ZD,三层的ZT这三个系列。今年对于薄型化产品需求很明显,12/14/16μm每个月出货量都超过1千万平米。10μm的膜目前在开发阶段,已经进入了客户电芯评测。我们可提供宽幅1米的成品膜配合宽电芯,最长可提供6000米,减少电芯制作的换卷频次。

涂覆研发方向有四个,分别是涂层高耐热、粘结性、薄型化和功能化。围绕四大研发方向有这些涂覆产品。

第一个是陶瓷涂覆,其他几个都是粘结性的涂层。

PVDF膜又分喷涂和滚涂两种。很多客户向我们反馈,说用不起这种PVDF膜,太贵了,有没有其他产品可以替代?

于是我们两位博士花了两年左右时间,从材料合成到涂覆都进行研发,并获得自主专利,在去年年底推出聚合物微球涂覆。这又分为两种,一种是纯的聚合物微球,另一种是聚合物微球混陶瓷,混陶瓷有更好的效率,纯的粘接率会更好一点。

右下角那一款是我们实验室在开发的产品,因为现在还不具备提供样品的能力,简单先给大家介绍一下它的性能。它比PVDF粘接性更好,同时熔点超过200度,大家敬请期待。

对于半固态电池,我们提供芳纶膜,其孔隙率为60%,透气率为70s/100ml,耐热性也很好,可以耐250度,吸液率160%。和聚乙烯膜做了燃烧性能对比,把膜分别点燃,聚乙烯膜就燃烧起来,但是芳纶膜会自熄。我们也委托客户做了测试,811体系20AH软包针刺通过率达100%,右下角展示的是它的形貌图。谢谢。

(根据速记整理,未经本人审核)