Introducción al desarrollo del separador de baterías de litio
Separador de baterías de litio, materiales catódicos, los materiales del ánodo y el electrolito son los materiales más importantes que componen las baterías de iones de litio. El interior de la batería de iones de litio adopta una estructura en espiral, que debe separarse entre el cátodo y el ánodo con un material separador de película fina muy fino y altamente permeable.
Índice
Separador de baterías de litio
El separador de baterías de litio es uno de los cuatro materiales principales de las baterías de litio. Como capa aislante y capa semipermeable, es un componente básico indispensable de las baterías de litio. En primer lugar, el separador de baterías de litio tiene aislamiento electrónico, que separa el cátodo y el ánodo de la batería de litio y evita que la batería entre en cortocircuito. En las baterías de litio, el separador de baterías de litio sirve para evitar que el cátodo y el ánodo entren en contacto y se produzca un cortocircuito.
En segundo lugar, el separador de la batería de litio debe tener conductividad iónica para garantizar que los iones de litio puedan pasar normalmente a través de los microporos del separador durante la carga y la descarga. El separador de baterías de litio es una película fina con un gran número de microporos a escala nanométrica. El tamaño de los microporos no sólo debe dificultar la transmisión de electrones y evitar cortocircuitos, sino también garantizar el libre paso de los iones de litio para que las baterías de litio puedan cargarse y descargarse con normalidad.
Además, la fabricación de baterías de litio también requiere una uniformidad y consistencia extremadamente altas de la distribución de microporos de los separadores de baterías de litio. El separador de baterías de litio también tiene que ser técnicamente correcto, lo que determina la complejidad del proceso de producción del separador de baterías de litio y las elevadas barreras técnicas. Las baterías de litio de alto rendimiento requieren un separador con un grosor uniforme, excelentes propiedades mecánicas, permeabilidad al aire y propiedades físicas y químicas. Muchos indicadores de rendimiento son a menudo difíciles de equilibrar, y la investigación y el desarrollo resultan complicados.
Que el separador de la batería de litio sea excelente o no afecta directamente a la resistencia interna, la capacidad, el rendimiento del ciclo y el rendimiento de seguridad de la batería de litio. Es el componente interno clave con más barreras técnicas en la cadena industrial de las baterías de iones de litio. En la actualidad, los separadores de baterías de litio comerciales son principalmente separadores de polietileno (PE), separadores de polipropileno (PP) y membranas microporosas multicapa compuestas de PE y PP.
El proceso de producción del separador de baterías de litio
La producción de separadores para baterías de litio se divide en dos procesos: proceso seco y proceso húmedo. Entre ellos, el proceso de producción de separadores en seco se divide en dos tecnologías: estirado simple y estirado doble. El equipo de producción de separadores por vía seca está maduro, el proceso es relativamente sencillo y tiene una gran seguridad porque casi no se produce el fenómeno de contracción por calor. Al mismo tiempo, el coste es bajo, y es adecuado para los campos de almacenamiento de energía, baterías de consumo y baterías de energía de litio hierro fosfato.
El coste del separador húmedo es superior al del separador seco, pero la porosidad, la uniformidad del tamaño de los poros y la permeabilidad al aire son mejores, y se puede fabricar un separador más fino. El separador de "base húmeda + capa de revestimiento" se considera más adecuado para la fabricación de baterías de alta densidad energética. En 2021, la producción total de separadores de baterías de litio de China será de 7.904 millones de metros cuadrados, y la capacidad de producción de separadores de base húmeda será superior a la de diafragmas de base seca, con lo que seguirá dominando el mercado.
Entorno de mercado del separador de baterías de litio
El separador de baterías de litio se utiliza ampliamente en vehículos de nueva energía, centrales eléctricas de almacenamiento de energía, bicicletas eléctricas, herramientas eléctricas, productos electrónicos digitales y otros campos, y puede dividirse en tres escenarios de uso principales en los campos de las baterías eléctricas, el almacenamiento de energía y la electrónica de consumo. En los últimos años, la industria de las pilas de litio se ha desarrollado rápidamente.
En el campo de las baterías eléctricas, en un contexto de fuerte apoyo político y creciente aceptación por parte de los consumidores, las ventas de vehículos de nueva energía siguen aumentando, lo que impulsa el rápido crecimiento del mercado de baterías eléctricas.
En el campo del almacenamiento de energía, la generación de nuevas energías se ha desarrollado rápidamente como una tecnología de generación de energía limpia. Sin embargo, destaca la contradicción entre la volatilidad de las nuevas energías y la seguridad de la red eléctrica. El desarrollo del almacenamiento de energía se ha convertido en la clave para resolver el problema de la adecuación entre la oferta y la demanda de energía.
En el campo de la electrónica de consumo, con el tirón del mercado de productos electrónicos en los países en desarrollo y el crecimiento de la demanda de productos electrónicos emergentes, la demanda de baterías de iones de litio de consumo seguirá siendo fuerte en el futuro.
Los envíos de separadores de baterías de litio han aumentado significativamente, y la concentración del mercado es alta. Según las estadísticas, los envíos de separadores de baterías de litio de China alcanzarán los 7.800 millones de metros cuadrados en 2021, un aumento interanual de más de 100%. Desde la perspectiva del patrón de competencia del mercado mundial, en 2021, 73,8% de la cuota de mercado de separadores de baterías de litio se concentrará en China, y la oferta mundial de separadores de baterías de litio estará dominada por China, mientras que el resto de empresas de separadores estarán dominadas por empresas japonesas y coreanas.
Tendencia de desarrollo del separador de baterías de litio
El método húmedo y el revestimiento son la tendencia de desarrollo del separador de baterías de litio. Los separadores de poliolefina presentan desventajas muy evidentes, como su escasa estabilidad térmica. Por lo tanto, el recubrimiento y la modificación de los separadores de poliolefina se ha convertido en una tendencia. La mala estabilidad térmica, en términos sencillos, no es resistente a las altas temperaturas. El PE y el PP utilizados habitualmente en los separadores de baterías de litio son en realidad un tipo de plástico. Cuando están cerca del fuego, se deforman o incluso se encogen en forma de bola. No importa lo alta que sea la temperatura, se quemarán.
El revestimiento, en términos sencillos, consiste en recubrir el diafragma original con una nueva sustancia para mejorar su rendimiento. Tras el revestimiento, la resistencia al calor y a la perforación de la película se han mejorado notablemente, con lo que se alivian los problemas de seguridad de la carga rápida y la disipación del calor de la batería eléctrica, y la contracción térmica del separador que hace que el cátodo y el ánodo de la batería entren en contacto, se quemen y exploten.
El aumento de la proporción de separadores por vía húmeda se debe en parte a que el revestimiento resuelve la deficiencia del proceso húmedo en términos de seguridad. El material de revestimiento reduce la tasa de contracción térmica del separador y mejora considerablemente su resistencia a la perforación. Al mismo tiempo, no afecta a la permeabilidad al aire y garantiza el flujo de iones de litio.
Además, el material de revestimiento puede mantener una mayor humectabilidad con el electrolito, reduciendo así la resistencia interna de la batería, aumentando su potencia de descarga y prolongando su vida útil. En conjunto, el separador con revestimiento húmedo tiene mejor uniformidad del tamaño de los poros, porosidad y permeabilidad al aire que el separador con revestimiento seco. En comparación con los separadores de proceso húmedo, la resistencia a la perforación y la estabilidad térmica mejoran significativamente, lo que lo convierte en la mejor opción para los separadores de baterías de material ternario.
Con el desarrollo de separadores más finos y el aumento de los requisitos de seguridad de las baterías de litio aguas abajo, los envíos de separadores revestidos han aumentado rápidamente. Los datos muestran que en 2021, las películas recubiertas representarán más de 45% de los envíos de separadores de baterías de litio (incluidos los recubrimientos de terceros), y se espera que superen las 65% en 2022.
Introducción al desarrollo del separador de baterías de litio
Separador de baterías de litio, materiales catódicos, los materiales del ánodo y el electrolito son los materiales más importantes que componen las baterías de iones de litio. El interior de la batería de iones de litio adopta una estructura en espiral, que debe separarse entre el cátodo y el ánodo con un material separador de película fina muy fino y altamente permeable.
Separador de baterías de litio
El separador de baterías de litio es uno de los cuatro materiales principales de las baterías de litio. Como capa aislante y capa semipermeable, es un componente básico indispensable de las baterías de litio. En primer lugar, el separador de baterías de litio tiene aislamiento electrónico, que separa el cátodo y el ánodo de la batería de litio y evita que la batería entre en cortocircuito. En las baterías de litio, el separador de baterías de litio sirve para evitar que el cátodo y el ánodo entren en contacto y se produzca un cortocircuito.
En segundo lugar, el separador de la batería de litio debe tener conductividad iónica para garantizar que los iones de litio puedan pasar normalmente a través de los microporos del separador durante la carga y la descarga. El separador de baterías de litio es una película fina con un gran número de microporos a escala nanométrica. El tamaño de los microporos no sólo debe dificultar la transmisión de electrones y evitar cortocircuitos, sino también garantizar el libre paso de los iones de litio para que las baterías de litio puedan cargarse y descargarse con normalidad.
Además, la fabricación de baterías de litio también requiere una uniformidad y consistencia extremadamente altas de la distribución de microporos de los separadores de baterías de litio. El separador de baterías de litio también tiene que ser técnicamente correcto, lo que determina la complejidad del proceso de producción del separador de baterías de litio y las elevadas barreras técnicas. Las baterías de litio de alto rendimiento requieren un separador con un grosor uniforme, excelentes propiedades mecánicas, permeabilidad al aire y propiedades físicas y químicas. Muchos indicadores de rendimiento son a menudo difíciles de equilibrar, y la investigación y el desarrollo resultan complicados.
Que el separador de la batería de litio sea excelente o no afecta directamente a la resistencia interna, la capacidad, el rendimiento del ciclo y el rendimiento de seguridad de la batería de litio. Es el componente interno clave con más barreras técnicas en la cadena industrial de las baterías de iones de litio. En la actualidad, los separadores de baterías de litio comerciales son principalmente separadores de polietileno (PE), separadores de polipropileno (PP) y membranas microporosas multicapa compuestas de PE y PP.
El proceso de producción del separador de baterías de litio
La producción de separadores para baterías de litio se divide en dos procesos: proceso seco y proceso húmedo. Entre ellos, el proceso de producción de separadores en seco se divide en dos tecnologías: estirado simple y estirado doble. El equipo de producción de separadores por vía seca está maduro, el proceso es relativamente sencillo y tiene una gran seguridad porque casi no se produce el fenómeno de contracción por calor. Al mismo tiempo, el coste es bajo, y es adecuado para los campos de almacenamiento de energía, baterías de consumo y baterías de energía de litio hierro fosfato.
El coste del separador húmedo es superior al del separador seco, pero la porosidad, la uniformidad del tamaño de los poros y la permeabilidad al aire son mejores, y se puede fabricar un separador más fino. El separador de "base húmeda + capa de revestimiento" se considera más adecuado para la fabricación de baterías de alta densidad energética. En 2021, la producción total de separadores de baterías de litio de China será de 7.904 millones de metros cuadrados, y la capacidad de producción de separadores de base húmeda será superior a la de diafragmas de base seca, con lo que seguirá dominando el mercado.
Entorno de mercado del separador de baterías de litio
El separador de baterías de litio se utiliza ampliamente en vehículos de nueva energía, centrales eléctricas de almacenamiento de energía, bicicletas eléctricas, herramientas eléctricas, productos electrónicos digitales y otros campos, y puede dividirse en tres escenarios de uso principales en los campos de las baterías eléctricas, el almacenamiento de energía y la electrónica de consumo. En los últimos años, la industria de las pilas de litio se ha desarrollado rápidamente.
En el campo de las baterías eléctricas, en un contexto de fuerte apoyo político y creciente aceptación por parte de los consumidores, las ventas de vehículos de nueva energía siguen aumentando, lo que impulsa el rápido crecimiento del mercado de baterías eléctricas.
En el campo del almacenamiento de energía, la generación de nuevas energías se ha desarrollado rápidamente como una tecnología de generación de energía limpia. Sin embargo, destaca la contradicción entre la volatilidad de las nuevas energías y la seguridad de la red eléctrica. El desarrollo del almacenamiento de energía se ha convertido en la clave para resolver el problema de la adecuación entre la oferta y la demanda de energía.
En el campo de la electrónica de consumo, con el tirón del mercado de productos electrónicos en los países en desarrollo y el crecimiento de la demanda de productos electrónicos emergentes, la demanda de baterías de iones de litio de consumo seguirá siendo fuerte en el futuro.
Los envíos de separadores de baterías de litio han aumentado significativamente, y la concentración del mercado es alta. Según las estadísticas, los envíos de separadores de baterías de litio de China alcanzarán los 7.800 millones de metros cuadrados en 2021, un aumento interanual de más de 100%. Desde la perspectiva del patrón de competencia del mercado mundial, en 2021, 73,8% de la cuota de mercado de separadores de baterías de litio se concentrará en China, y la oferta mundial de separadores de baterías de litio estará dominada por China, mientras que el resto de empresas de separadores estarán dominadas por empresas japonesas y coreanas.
Tendencia de desarrollo del separador de baterías de litio
El método húmedo y el revestimiento son la tendencia de desarrollo del separador de baterías de litio. Los separadores de poliolefina presentan desventajas muy evidentes, como su escasa estabilidad térmica. Por lo tanto, el recubrimiento y la modificación de los separadores de poliolefina se ha convertido en una tendencia. La mala estabilidad térmica, en términos sencillos, no es resistente a las altas temperaturas. El PE y el PP utilizados habitualmente en los separadores de baterías de litio son en realidad un tipo de plástico. Cuando están cerca del fuego, se deforman o incluso se encogen en forma de bola. No importa lo alta que sea la temperatura, se quemarán.
El revestimiento, en términos sencillos, consiste en recubrir el diafragma original con una nueva sustancia para mejorar su rendimiento. Tras el revestimiento, la resistencia al calor y a la perforación de la película se han mejorado notablemente, con lo que se alivian los problemas de seguridad de la carga rápida y la disipación del calor de la batería eléctrica, y la contracción térmica del separador que hace que el cátodo y el ánodo de la batería entren en contacto, se quemen y exploten.
El aumento de la proporción de separadores por vía húmeda se debe en parte a que el revestimiento resuelve la deficiencia del proceso húmedo en términos de seguridad. El material de revestimiento reduce la tasa de contracción térmica del separador y mejora considerablemente su resistencia a la perforación. Al mismo tiempo, no afecta a la permeabilidad al aire y garantiza el flujo de iones de litio.
Además, el material de revestimiento puede mantener una mayor humectabilidad con el electrolito, reduciendo así la resistencia interna de la batería, aumentando su potencia de descarga y prolongando su vida útil. En conjunto, el separador con revestimiento húmedo tiene mejor uniformidad del tamaño de los poros, porosidad y permeabilidad al aire que el separador con revestimiento seco. En comparación con los separadores de proceso húmedo, la resistencia a la perforación y la estabilidad térmica mejoran significativamente, lo que lo convierte en la mejor opción para los separadores de baterías de material ternario.
Con el desarrollo de separadores más finos y el aumento de los requisitos de seguridad de las baterías de litio aguas abajo, los envíos de separadores revestidos han aumentado rápidamente. Los datos muestran que en 2021, las películas recubiertas representarán más de 45% de los envíos de separadores de baterías de litio (incluidos los recubrimientos de terceros), y se espera que superen las 65% en 2022.
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