揚子隔膜料，炫技微米級舞臺

揚子石化成功開發(fā)并推動聚乙烯鋰電池隔膜料產銷量大幅增長。

走進揚子石化塑料廠，記者看到了白色的粉狀聚乙烯電池隔膜料，看起來像面粉一樣。揚子石化科研開發(fā)專家左勝武介紹說：“這就是新能源汽車的鋰電池隔膜原料。鋰電池隔膜的厚度通常只有3微米至20微米，分布著大量的納米級微孔結構……”

作為國內首家成功開發(fā)鋰電池隔膜料的生產企業(yè)，近年來揚子石化持續(xù)發(fā)力，加強技術攻關，形成了具有中國石化自主知識產權的隔膜原料生產技術，保障了國內新能源汽車電池材料產業(yè)鏈、供應鏈的安全。今年前6個月，公司鋰電池隔膜專用料產銷量同比增長53%，創(chuàng)歷史同期最好水平。

打破國外壟斷

長期以來，受技術水平的限制，國內隔膜企業(yè)所用原料依靠進口。進口料產品價格則一直居高不下，每噸在3.6萬元左右。為此，揚子石化瞄準國際前沿技術，開展新型鋰電池隔膜專用料的開發(fā)和生產。

一滴原油生萬物。鋰電池隔膜料，也是從石油衍生而來的?！笆徒涍^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料，要達到一系列特殊的指標要求才行。

例如，鋰電池隔膜料要設計成什么樣的顆粒形態(tài)才會溶解得更好；需要什么樣的分子結構才能實現(xiàn)更好的分相、成孔和形成需要的取向結構，從而得到高度一致的孔隙率、透氣度以及高力學性能的隔膜，進而滿足鋰電池對更低內阻、更長壽命的循環(huán)特性以及更高安全性等需求……對聚乙烯材料的開發(fā)和生產提出了極高的挑戰(zhàn)。

2013年，揚子石化研究院開展了小試和中試研發(fā)，開始了超高分子量聚乙烯鋰電池隔膜專用料的研發(fā)。經過技術攻關，他們解決了專用催化劑的性能優(yōu)化、顆粒及形態(tài)控制、產品指標一致性等難題。2017年5月，他們首次實現(xiàn)了超高分子質量聚乙烯鋰電池隔膜專用料YEV-4500的工業(yè)化試生產。經分析檢測，產品性能達到進口產品的質量標準。

揚子石化成為國內首家成功開發(fā)鋰電池隔膜料的生產企業(yè)，形成了具有中國石化自主知識產權的隔膜原料生產技術，填補了國內空白。

產品性能優(yōu)越

如今，路上跑的新能源汽車越來越多。鋰電池的好壞，直接關乎新能源汽車的續(xù)航里程、電池能量密度、使用壽命、充電速率及安全性能，是核心競爭力之一。而隔膜，對鋰電池的綜合性能提升至關重要。

新產品開發(fā)并非易事。特別是這種鋰電池隔膜料的研發(fā)和生產，如同在微米級舞臺上跳舞。

據介紹，作為鋰電池的重要組成部分，鋰電池隔膜是鋰電池中關鍵的內層組件，能夠影響鋰電池的容量、循環(huán)性能和充放電電流密度等關鍵性能，處于新能源汽車產業(yè)鏈的上游部分。隔膜的主要作用是提供短路保護和避免正負極直接接觸。性能優(yōu)異的隔膜，對提高鋰電池的綜合性能具有重要的作用。

“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反應時，隔膜可分隔正負極，防止斷路現(xiàn)象的發(fā)生。同時，它要讓鋰離子自由傳輸，維持電池正常工作?！弊髣傥湔f。

揚子石化生產的隔膜原料，是超高分子量聚乙烯。與普通聚乙烯相比，因其較高的相對分子質量（一般在1500000以上），從而具有更為優(yōu)良的沖擊性能、極好的耐摩擦性能和化學穩(wěn)定性等綜合性能。

“揚子石化瞄準市場前沿開發(fā)的超高分子量聚乙烯鋰電池隔膜專用料，具有孔徑孔隙率易控、橫向拉伸強度高、穿刺強度大、正常工藝流程不會造成貫通孔、厚度可做薄等優(yōu)點，成為綜合性能最優(yōu)、競爭力和商業(yè)化最為成功的隔膜材料之一。”左勝武表示。

市場推廣破冰

據測算，未來全球隔膜市場保持可觀增速。2025年，全球隔膜需求達到377億平方米，對應年均增速29%。

盡管市場前景廣闊，揚子石化鋰電池隔膜也實現(xiàn)了國產化“零”的突破，但在市場推廣上卻一路荊棘。

“作為新能源汽車產業(yè)鏈的一環(huán)，我們的產品要進入采購清單，就要得到鋰電池生產廠家的組裝電池認證。往下游還涉及汽車整車廠認證，環(huán)環(huán)相扣?！睋P子石化塑料廠新產品開發(fā)室主任笪文忠表示。

當時，他們在全國各地跑銷路，了解到很多廠家的設備、產線是進口的，配套使用進口料產品。為了求穩(wěn)，這些廠家不愿輕易嘗試換用新產品。這讓笪文忠他們在市場推廣上屢碰閉門羹。

然而，進口料產品的高價格讓一些隔膜生產廠家開始吃不消了。國內自主研發(fā)生產的隔膜料，則讓這些廠家看到了希望，讓他們有了嘗試的意愿。這讓揚子石化鋰電池隔膜產品迎來了機遇。

“國內一家隔膜龍頭企業(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要求的鋰電池隔膜料，每年將會給我們產品30%的采購量?！斌挝闹艺f。

試用產品、記錄參數(shù)、調試生產、改進工藝……在那半年的時間里，笪文忠?guī)ьI部門員工經過了近20輪努力洽談，同時根據客戶的需求持續(xù)提升產品質量。終于，2019年年底，他們等到了客戶的“訂單確認函”。

隨著市場開拓取得突破，揚子石化鋰電池隔膜產品的種類也在不斷豐富。2019年，揚子石化成功開發(fā)出了超高分子量聚乙烯鋰電池隔膜專用料YEV-5201T；2020年，開發(fā)試驗新型超高分子量聚乙烯鋰電池隔膜專用料YEV-060F，并于當年3月順利完成了首次工業(yè)化生產；2023年，150萬分子量的超高分子量聚乙烯鋰電池隔膜專用料YEV-150F成功產出，經推廣形成批量應用。

“2023年，我們完成了第二套鋰電池隔膜料加工生產線的投用，加工能力達到7萬噸/年，全年累計產銷鋰電池隔膜料2.4萬噸，創(chuàng)歷史新高?！斌挝闹遗d奮地說。

當前，揚子石化正錨定“基礎+高端”，攻關關鍵核心技術，建立“產學研”創(chuàng)新聯(lián)合體，加快推進中國石化集團公司“揭榜掛帥”重點項目，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，提高產品質量，開展技術攻關，推動聚乙烯鋰電池隔膜料產銷量大幅增長。

責任編輯：鄭 丹

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