作為國內首家成功開發鋰電池隔膜料的生產企業,揚子石化今年前4個月鋰電池隔膜料產銷量同比增長74%,創歷史同期最好水平。這得益于多年來該公司加強技術攻關,形成了具有中國石化自主知識產權的隔膜原料生產技術。
隔膜作為鋰電池主要原材料,是鋰電池關鍵的內層組件之一。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,防止短路現象的發生,同時允許鋰離子能夠自由傳輸,維持電池正常工作。性能優異的隔膜對提高鋰電池的綜合性能至關重要。
然而,受技術水平限制,長期以來國內隔膜企業所用原料只能依靠進口,導致進口料產品價格居高不下,每噸達3.6萬元。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和生產。
然而,新產品的開發并非易事,如同在微米級舞臺上“炫技”。
石油經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。但從聚乙烯到鋰電池隔膜料,還有一系列特殊的指標要求。
鋰電池隔膜厚度通常只有3至20微米,分布著大量的納米級微孔結構。聚乙烯電池隔膜料要設計成什么樣的顆粒形態才會更好地溶解,需要什么樣的分子結構才能實現更好的分相、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,滿足鋰電池對更低的內阻、更長壽命的循環特性以及更高安全性等的需求,這對聚乙烯材料的開發和生產提出了極高的要求。
2013年,揚子石化研究院開展了小試和中試,開始了鋰離子電池隔膜用特高相對分子質量聚乙烯專用料的研發。經過技術攻關,研究人員解決了專用催化劑的性能優化、顆粒及形態控制、產品指標一致性等難題。2017年5月,超高相對分子質量聚乙烯隔膜專用料YEV-4500首次實現工業化試生產,產品性能達到進口產品質量標準。
據悉,這是國內首次開發成功鋰離子電池隔膜用聚乙烯專用料。
但是,盡管這種材料實現了國產化“零”的突破,其市場推廣之路卻滿是荊棘。
研究人員必須緊跟市場需求,不斷革新產品。國內一家隔膜龍頭企業愿意給我們半年時間,如果能提供符合他們生產要求的鋰電池隔膜料,每年將會給我們產品30%的采購量。試用產品、記錄參數、調試生產、改進工藝……在那半年時間里,揚子石化展開了近20輪技改,持續提升產品質量,終于在2019年年底,等到了客戶的訂單確認。
隨著市場開拓取得突破,揚子石化的產品種類也在不斷豐富。2019年,該公司成功開發特高相對分子質量的鋰電池隔膜專用料YEV-5201T;2020年,開發出試驗新型特高相對分子質量鋰電池隔膜專用料YEV-060F,并于當年3月完成首次工業化生產;2023年,150萬相對分子質量的鋰電池隔膜專用料YEV-150F成功產出,經推廣形成批量應用。
去年,完成第二套鋰電池隔膜料后加工生產線的投用,后加工能力每年達7萬噸,全年累計產銷鋰電池隔膜料2.4萬噸,創歷史新高。
當前,揚子石化正錨定“基礎+高端”,攻關關鍵核心技術,建立產學研創新聯合體,通過優化工藝參數,提高產品質量,使聚乙烯鋰電池隔膜料產銷量大幅增長。
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