鉅大LARGE | 點擊量：4477次 | 2019年05月22日
PI納米纖維電池隔膜技術的特點和優勢，以及國內隔膜產業發展的現狀與趨勢
打破隔膜壁壘，填補世界空白——專訪江西先材納米纖維科技有限公司董事長侯豪情
編者按：
動力電池技術是制約新能源汽車發展的瓶頸，如何制造高能量、充電快、續航久的高安全性動力電池，也是世界級難題。其中，隔膜的作用最是舉足輕重。作為動力電池產業鏈中高技術門檻、高毛利率的行業，國內隔膜的國產化道路走得艱辛。不過，在眾多優秀企業的努力下，隔膜也已經迎來了鋰電材料中最后一個關鍵材料的國產化，而且，還不乏佼佼者，已經讓隔膜技術走在了世界的前列，例如PI納米纖維電池隔膜技術。
本期，我們就有幸采訪到了江西先材納米纖維科技有限公司（以下簡稱“江西先材”）董事長侯豪情（以下簡稱“侯董”），請他為我們解析世界首創的PI納米纖維電池隔膜技術的特點和優勢，以及國內隔膜產業發展的現狀與趨勢。
記者：侯董您好，非常感謝您能接受我們此次的采訪。首先，請您簡單介紹一下江西先材的企業發展歷程和現在的企業概況好嗎？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
侯董：江西先材納米纖維科技有限公司成立于2009年，目前注冊資本為1億4千萬元。公司位于江西省南昌市國家高新技術開發區，艾溪湖、瑤湖、青山湖及贛江環繞四周，緊鄰機場高速公路出口，交通四通八達，占地195畝。
江西先材成立至今，被評為江西省高新技術企業、南昌國家高新技術產業開發區知識產權先進單位、中國電子工業標準化技術協會超級電容器標準工作組會員單位。公司擁有豐富的項目管理經驗，承擔了國家級、省級、地方級科技項目多項，包括：國家863計劃項目、國家戰略性新興產業項目、協同創新項目、產學研合作項目等。主要從事聚合物納米纖維電池隔膜、絕緣膜、過濾膜、納米纖維布的研發、生產、銷售及服務。同時具備空氣凈化、污水處理、海水淡化、高效煙霧防護、焦油過濾納米纖維膜及其所用高分子材料產業化技術。
公司具備自主設計開發核心設備的能力，先進的配套設備和高素質的技術團隊是公司不斷創新和發展的保障。未來，公司將積極貫徹“科學、嚴謹、誠信、務實、高效、創新”的企業精神，在競爭中求發展，在發展中求創新，在創新中求突破，為客戶創造更多的價值，為員工創造更多的機會，為企業創造更高的效益。
記者：貴公司現在的產品結構是什么，各自具有什么特點，都可以應用在哪些領域？
侯董：本公司產品主要包含兩類——
PI納米纖維電池隔膜：
（1）PI-20隔膜，孔隙率在80％左右，厚度在40微米左右，其特點是耐高溫和高吸液率，主要應用領域是一次鋰電池；
（2）PI-60隔膜，孔隙率在50％左右，厚度在25微米左右，其特點是耐高溫、耐鋰枝晶穿刺，主要應用領域是鋰離子動力電池；
（3）PI-T隔膜，孔隙率在45％左右，厚度在15-20微米，其特點是薄（對動力電池隔膜而言）、耐高溫和耐鋰枝晶穿刺，主要應用領域是鋰離子動力電池；
（4）PI-G-T隔膜，孔隙率在35-40％，厚度在5-8微米，其特點是超薄、耐高溫和耐鋰枝晶穿刺，主要應用領域是消費電子類產品用電池。
納米纖維濾材：
（1）PI納米纖維濾材：孔隙率在90％左右，厚度在10微米左右，用于制備防霧霾口罩、水凈化過濾器、油水分離器等。
（2）電紡納米纖維復合濾材：每平方米納米纖維負載量為1克左右，用于制備防霧霾口罩、建筑物新風系統、汽車空氣格、空調空氣格等。
記者：能否為我們重點介紹一下貴公司的世界首創的PI納米纖維電池隔膜技術？其特點和優勢在哪里，對于動力電池和電動汽車的積極意義是什么？
侯董：首先，聚酰亞胺是一類性能非常優異的高分子材料，其高溫分解溫度大于550℃，而在零下260度的液氦中仍展現出良好的柔韌性；在空氣中的長期使用溫度為200～300℃；其體積電阻率為1017W/cm(屬F至H級絕緣材料)；其電擊穿強度介于100-300kV/mm之間，屬于高耐（電）壓材料。其耐候性和耐輻射性能也非常突出，長期暴露在強紫外線環境中不降解、不影響其機械性能。
本公司是通過靜電紡絲技術，結合共聚、共混和紡后熱處理等技術，首先在世界上實現了大規模化制備高性能聚酰亞胺納米纖維電池隔膜。這種隔膜具有耐高低溫、高孔隙率、耐老化、耐輻射等技術特點。這種隔膜的優勢體現在電池中是高安全、高倍率和長壽命。對于電動汽車來說，電池的安全性是第一位的：一種無爆炸隱患的安全車用電池彰顯的是對人類生命至高無上的尊重，應該是電池生產商追求的首要目標；長壽命對電池的長期使用價值非常重要，一塊能使用20年的電池比一塊只能使用10年甚至5年的電池的使用成本要低得多，能為用戶節省大筆費用。高倍率特性可以為電動車快速提供動力，使其啟動、爬坡和越障更為便捷；同時，高倍率特性也能提供快速充電的便利，將解決充電速度問題。因此說，高性能PI納米纖維電池隔膜的使用，將大幅度提升鋰離子電池的多項性能，尤其是電池的安全性能，將會積極促成廣大消費者對電動車的青睞，為推動電動汽車市場的快速發展做出重大貢獻。
記者：目前國內電池隔膜技術進展如何？在貴公司看來，國內的隔膜技術同國際先進相比，還有哪些差距？
侯董：和前幾年相比，目前國內隔膜技術有空前的發展，主要以濕法雙拉聚乙烯（PE）隔膜和干法雙拉聚丙烯（PP）隔膜為主。由于價格低廉，這類隔膜有很好的市場。然而，這類隔膜的問題是熔融溫度低，熱收縮大，尤其是在較高溫度下易軟化，抵擋不住鋰枝晶的尖刺而導致電池短路，進而引起熱失控。為了提高電池的安全性，國內外都在發展表面涂敷陶瓷的聚烯烴/陶瓷復合電池隔膜，使隔膜的熱收縮、不抗鋰枝晶的短板得到了一定程度的改善，從而使電池的安全性得到了相當程度的改善。為了解決聚烯烴類隔膜的短板，德國已開發了聚酯（PET）無紡布涂覆陶瓷的復合隔膜，其抗熱收縮和抵擋鋰枝晶刺穿的性能有較大提升；日本正在開發具有高耐熱性的芳綸隔膜，預計其性能將優于德國的PET/陶瓷復合隔膜。可能是出于商業利益競爭的角度考慮，日本人目前并沒有將該款耐熱隔膜正式推向市場，尤其是沒有投放到中國市場。或許在將來某個適當的時機（如聚烯烴類隔膜不再有利可圖的時候），日本人會將這種高性能的芳綸隔膜突然推向市場，以便使該款隔膜產品獲得最大的商業利益。其實，美國杜邦公司也一直在開發聚酰亞胺納米纖維電池隔膜，但目前還沒有產品上市，至少是在中國市場上沒有看到杜邦的PI納米纖維隔膜產品。
記者：貴公司在鋰電隔膜國產化進程中具有怎樣的地位，起到了什么樣的作用？
侯董：本公司一直在致力開發一種高性能的PI納米纖維電池隔膜，為消除電動汽車的安全隱患而努力拼搏。我們在世界上獨樹一幟，開發靜電紡PI納米纖維電池隔膜。由于這是一個全新的技術，根本就買不到生產設備，所有的東西都必須自己造。因此，從實驗室到大規模連續化生產，我們走過了一個漫長的8年時間，這是真正的不容易啊。今天，我們終于能連續化生產出合格的高性能PI納米纖維隔膜，這是目前世界上唯一的高性能聚合物納米纖維電池隔膜，為高安全超高容量的鋰電池制造帶來了新希望。
記者：當下，隨著新能源汽車動力電池發展得如火如荼，以及環保產業的快速發展，貴公司的產品針對這兩個領域都有哪些具體的規劃？
侯董：本公司正在積極募資擴大產能，大批量生產20微米以下的高性能PI納米纖維電池隔膜。屆時，年產電池隔膜在1億平方米以上；同時大規模生產用于空氣過濾和水凈化的納米纖維濾材，預計年產濾材在1000萬平米以上。
后記：
隨著時代發展，人們對鋰離子電池的容量、充電速度、安全性能等方面都提出了更高要求。作為鋰電關鍵材料中技術要求最高的隔膜，自然更是重任在肩。盡管目前隔膜已經實現了國產化，但高端隔膜較少，多數以中低端為主，市場同質化嚴重的問題依然存在。因此，國內的隔膜產業需要領軍企業做出表率作用。毋庸置疑，這一點，江西先材已經做到了。
