作為國內(nèi)首家成功開發(fā)鋰電池隔膜用聚乙烯專用料（以下簡稱“聚乙烯電池隔膜料”）的生產(chǎn)企業(yè)，近年來，揚子石化持續(xù)發(fā)力，加強技術(shù)攻關(guān)，形成了具有中國石化自主知識產(chǎn)權(quán)的鋰電池隔膜原料生產(chǎn)技術(shù)，有力保障國內(nèi)新能源汽車電池材料產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈安全。今年1至5月，該公司聚乙烯電池隔膜料的產(chǎn)銷量同比增長53%，創(chuàng)歷史同期最好水平。
隔膜對鋰電池的綜合性能提升至關(guān)重要
“鋰電池隔膜是鋰電池正負極之間的一層薄膜，具有大量微孔。在鋰電池進行電化學(xué)反應(yīng)時，隔膜可分隔正負極防止短路，同時允許鋰離子自由傳輸，維持電池正常工作。”揚子石化科研開發(fā)專家左勝武介紹。
鋰電池的好壞關(guān)乎新能源汽車的續(xù)航里程、電池能量密度、使用壽命、充電速率及安全性能。隔膜是鋰電池的主要材料之一，性能優(yōu)異的隔膜對提高鋰電池的綜合性能具有至關(guān)重要的作用。
近年來，新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展使得鋰電池的需求量大幅增長，對鋰電池續(xù)航能力的要求也不斷提高，這就需要更優(yōu)質(zhì)的鋰電池隔膜。除了新能源汽車，鋰電池也是電動自行車、手機、電腦的重要配件，有著非常廣闊的發(fā)展前景。
盡管市場前景廣闊，但受技術(shù)水平限制，長期以來，國內(nèi)隔膜企業(yè)所用原料只能依靠進口，導(dǎo)致進口料產(chǎn)品價格居高不下。為此，揚子石化瞄準(zhǔn)國際前沿技術(shù)，開展新型鋰電池隔膜原料的開發(fā)和生產(chǎn)。
如同在微米級舞臺上跳舞
新產(chǎn)品開發(fā)并非易事，如同在微米級舞臺上跳舞，鋰電池隔膜原料生產(chǎn)難關(guān)重重。
“一滴原油生萬物”，鋰電池隔膜原料正是從石油衍生而來。“石油經(jīng)過煉制和裂解工藝加工生成乙烯，再通過催化聚合生成聚乙烯。”左勝武告訴記者，但從聚乙烯到鋰電池隔膜原料，還有一系列特殊的指標(biāo)要求。
走進揚子石化塑料廠，記者看到了像面粉一樣的白色粉狀聚乙烯電池隔膜料。“鋰電池隔膜厚度通常只有3微米至20微米，其中分布著大量的納米級微孔結(jié)構(gòu)。聚乙烯電池隔膜料要設(shè)計成什么樣的顆粒形態(tài)才能溶解得更好，需要什么樣的分子結(jié)構(gòu)才能更好地分相、成孔并形成需要的取向結(jié)構(gòu)，從而得到高度一致的孔隙率、透氣度及高力學(xué)性能的隔膜，進而滿足鋰電池對更低內(nèi)阻、更長壽命的循環(huán)特性及更高安全性等需求，這對聚乙烯材料的開發(fā)和生產(chǎn)是極高的挑戰(zhàn)。”左勝武說。
2013年，揚子石化研究院開展小試和中試研發(fā)，開始了鋰電池隔膜用特高分子量聚乙烯專用料的研發(fā)。經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，他們解決了專用催化劑的性能優(yōu)化、顆粒及形態(tài)控制、產(chǎn)品指標(biāo)一致性等難題，于2017年5月首次實現(xiàn)超高分子量聚乙烯隔膜專用料YEV-4500的工業(yè)化試生產(chǎn)。經(jīng)分析檢測，該產(chǎn)品性能達到較高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
這是國內(nèi)首次成功開發(fā)聚乙烯電池隔膜料，填補了國內(nèi)空白。
市場推廣終奏凱歌
盡管實現(xiàn)了國產(chǎn)化零的突破，但在市場推廣上卻一路荊棘。
“作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的一環(huán)，我們的產(chǎn)品要進入鋰電池隔膜生產(chǎn)廠家的采購清單，就要得到鋰電池生產(chǎn)廠家的組裝電池認(rèn)證，再往下游還涉及汽車整車廠認(rèn)證，環(huán)環(huán)相扣。”揚子石化塑料廠新產(chǎn)品開發(fā)室主任笪文忠說，當(dāng)時他們在全國各地跑銷路，但很多廠家的設(shè)備、產(chǎn)線都是進口的，配套使用進口隔膜料，為了求穩(wěn)不愿嘗試，市場推廣屢屢碰壁。
然而，進口隔膜料的高價也讓一些隔膜生產(chǎn)廠家吃不消，國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)的隔膜料讓這些廠家看到了希望，有了嘗試的意愿。揚子石化逐漸迎來機遇。
“當(dāng)時國內(nèi)一家隔膜龍頭企業(yè)愿意配合嘗試，但只給我們半年時間，如果能提供符合他們生產(chǎn)要求的隔膜料，每年將從我們這兒采購一部分。”笪文忠說。
試用產(chǎn)品、記錄參數(shù)、調(diào)試生產(chǎn)、改進工藝……在那半年時間里，揚子石化展開了近20輪不懈努力，持續(xù)提高產(chǎn)品質(zhì)量。2019年底，他們終于等到了客戶的訂單確認(rèn)函。
隨著市場開拓取得突破，揚子石化的產(chǎn)品種類也在不斷豐富。2019年，揚子石化成功開發(fā)超高分子量鋰電池隔膜專用料YEV-5201T；2020年，開發(fā)試驗新型超高分子量鋰電池隔膜專用料YEV-060F，并于當(dāng)年3月順利完成首次工業(yè)化生產(chǎn)；2023年，超高分子量鋰電池隔膜專用料YEV-150F成功產(chǎn)出，經(jīng)推廣形成批量應(yīng)用。
“去年，我們投用了第二套聚乙烯電池隔膜料加工生產(chǎn)線，加工能力達到7萬噸/年，全年累計產(chǎn)銷鋰電池隔膜原料2.4萬噸，創(chuàng)歷史新高。”笪文忠很是高興。
據(jù)悉，揚子石化生產(chǎn)的超高分子量聚乙烯電池隔膜料是目前國內(nèi)市場綜合性能最優(yōu)的鋰電池隔膜原料之一。當(dāng)前，揚子石化正錨定“基礎(chǔ)+高端”的目標(biāo)，建立產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新聯(lián)合體，推動關(guān)鍵核心技術(shù)迭代升級，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，進一步提高鋰電池隔膜原料的產(chǎn)銷量。
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