Introduction au développement du séparateur de piles au lithium
Séparateur de piles au lithium, matériaux de cathodeLes matériaux de l'anode et l'électrolyte sont les matériaux les plus importants qui composent les batteries au lithium-ion. L'intérieur de la batterie lithium-ion adopte une structure en spirale, qui doit être séparée entre la cathode et l'anode à l'aide d'un matériau séparateur à couche mince très fin et hautement perméable.
Table des matières
Séparateur de piles au lithium
Le séparateur de piles au lithium est l'un des quatre principaux matériaux des piles au lithium. En tant que couche isolante et couche semi-perméable, il s'agit d'un composant central indispensable des batteries au lithium. Tout d'abord, le séparateur de batterie au lithium possède une isolation électronique, qui sépare la cathode et l'anode de la batterie au lithium et empêche la batterie de se court-circuiter. Dans les batteries au lithium, le séparateur de batterie au lithium empêche la cathode et l'anode d'entrer en contact et de se court-circuiter.
Deuxièmement, le séparateur de batterie au lithium doit avoir une conductivité ionique pour garantir que les ions lithium peuvent normalement passer à travers les micropores du séparateur pendant la charge et la décharge. Le séparateur de batterie au lithium est un film mince comportant un grand nombre de micropores à l'échelle nanométrique. La taille des micropores doit non seulement entraver la transmission des électrons et empêcher les courts-circuits, mais aussi assurer le libre passage des ions lithium afin que les batteries au lithium puissent être chargées et déchargées normalement.
En outre, la fabrication de batteries au lithium exige également une uniformité et une cohérence extrêmement élevées de la distribution des micropores des séparateurs de batteries au lithium. Le séparateur de piles au lithium doit également être techniquement correct, ce qui détermine la complexité du processus de production du séparateur de piles au lithium et des obstacles techniques élevés. Les batteries au lithium de haute performance nécessitent un séparateur d'épaisseur uniforme, d'excellentes propriétés mécaniques, une perméabilité à l'air et des propriétés physiques et chimiques. De nombreux indicateurs de performance sont souvent difficiles à équilibrer, et la recherche et le développement sont difficiles.
L'excellence ou non du séparateur de la batterie au lithium affecte directement la résistance interne, la capacité, la performance du cycle et la performance de sécurité de la batterie au lithium. Il s'agit du composant interne clé qui présente le plus d'obstacles techniques dans la chaîne industrielle des batteries au lithium-ion. À l'heure actuelle, les séparateurs commerciaux pour batteries au lithium sont principalement des séparateurs en polyéthylène (PE), des séparateurs en polypropylène (PP) et des membranes microporeuses multicouches composites en PE et PP.
Processus de production du séparateur de piles au lithium
La production de séparateurs de piles au lithium est divisée en deux processus : le processus sec et le processus humide. Le processus de production du séparateur à sec est divisé en deux technologies : l'étirage simple et l'étirage double. L'équipement du séparateur à sec est mûr, le processus est relativement simple et il est très sûr car il n'y a pratiquement pas de phénomène de rétraction thermique. En même temps, le coût est faible et il convient aux domaines du stockage de l'énergie, des piles grand public et des piles électriques au lithium-fer-phosphate.
Le coût du séparateur humide est plus élevé que celui du séparateur sec, mais la porosité, l'uniformité de la taille des pores et la perméabilité à l'air sont meilleures, et un séparateur plus fin peut être produit. Le séparateur "base humide + couche de revêtement" est considéré comme plus adapté à la fabrication de batteries d'énergie à haute densité énergétique. En 2021, la production totale de séparateurs pour batteries au lithium en Chine sera de 7,904 milliards de mètres carrés, et la capacité de production des séparateurs par voie humide sera supérieure à celle des diaphragmes par voie sèche, continuant ainsi à dominer le marché.
Environnement du marché des séparateurs de batteries au lithium
Le séparateur de batterie au lithium est largement utilisé dans les véhicules à énergie nouvelle, les centrales de stockage d'énergie, les vélos électriques, les outils électriques, les produits électroniques numériques et d'autres domaines, et peut être divisé en trois scénarios d'utilisation principaux dans les domaines des batteries d'alimentation, du stockage d'énergie et de l'électronique grand public. Ces dernières années, les l'industrie des piles au lithium s'est développée rapidement.
Dans le domaine des piles électriques, sous l'effet d'un soutien politique fort et d'une acceptation croissante de la part des consommateurs, les ventes de véhicules à énergie nouvelle continuent d'augmenter, ce qui stimule la croissance rapide du marché des piles électriques.
Dans le domaine du stockage de l'énergie, la production d'électricité à partir de nouvelles énergies s'est rapidement développée en tant que technologie de production d'électricité propre. Cependant, la contradiction entre la volatilité des nouvelles énergies et la sécurité du réseau électrique est importante. Le développement du stockage de l'énergie est devenu la clé pour résoudre le problème de l'adéquation entre l'offre et la demande d'électricité.
Dans le domaine de l'électronique grand public, avec l'essor du marché des produits électroniques dans les pays en développement et la croissance de la demande de produits électroniques émergents, la demande de batteries lithium-ion grand public restera forte à l'avenir.
Les livraisons de séparateurs de batteries au lithium ont considérablement augmenté et la concentration du marché est élevée. Selon les statistiques, les livraisons de séparateurs de batteries au lithium en Chine atteindront 7,8 milliards de mètres carrés en 2021, soit une augmentation de plus de 100% d'une année sur l'autre. Du point de vue de la concurrence sur le marché mondial, en 2021, 73,8% de la part de marché des séparateurs de batteries au lithium seront concentrés en Chine, et l'offre mondiale de séparateurs de batteries au lithium sera dominée par la Chine, tandis que les autres entreprises de séparateurs seront dominées par les entreprises japonaises et coréennes.
Tendance de développement du séparateur de batterie au lithium
La méthode humide et le revêtement constituent la tendance de développement des séparateurs de piles au lithium. Les séparateurs en polyoléfine présentent des inconvénients évidents, tels qu'une mauvaise stabilité thermique. C'est pourquoi le revêtement et la modification des séparateurs en polyoléfine sont devenus une tendance. Une mauvaise stabilité thermique, en termes simples, signifie que le produit ne résiste pas aux températures élevées. Le PE et le PP couramment utilisés dans les séparateurs de piles au lithium sont en fait une sorte de plastique. Lorsqu'ils sont proches du feu, ils se déforment, voire se rétractent en boule. Quelle que soit la température, ils brûlent.
Le revêtement, en termes simples, consiste à recouvrir la membrane d'origine d'une nouvelle substance afin d'en améliorer les performances. Après le revêtement, la résistance à la chaleur et à la perforation du film a été considérablement améliorée, ce qui a permis de résoudre les problèmes de sécurité liés à la charge rapide et à la dissipation de la chaleur de la batterie, ainsi qu'au retrait thermique du séparateur qui provoque le contact, la brûlure et l'explosion de la cathode et de l'anode de la batterie.
L'augmentation de la proportion de séparateurs par voie humide est en partie due au fait que le revêtement résout les problèmes de sécurité liés à la voie humide. Le matériau de revêtement réduit le taux de rétrécissement thermique du séparateur et améliore considérablement la résistance à la perforation du séparateur. En même temps, il n'affecte pas la perméabilité à l'air et garantit le flux d'ions lithium.
En outre, le matériau de revêtement peut maintenir une mouillabilité plus élevée avec l'électrolyte, réduisant ainsi la résistance interne de la batterie, augmentant la puissance de décharge de la batterie et prolongeant la durée de vie de la batterie. Dans l'ensemble, le séparateur à revêtement humide présente une meilleure uniformité de la taille des pores, une meilleure porosité et une meilleure perméabilité à l'air que le séparateur à revêtement sec. Par rapport aux séparateurs par voie humide, la résistance à la perforation et la stabilité thermique sont considérablement améliorées, ce qui en fait le meilleur choix pour les séparateurs de batteries à matériaux ternaires.
Avec le développement de séparateurs plus fins et les exigences de sécurité croissantes des batteries au lithium en aval, les expéditions de séparateurs enduits ont augmenté rapidement. Les données montrent qu'en 2021, les films enduits représenteront plus de 45% des livraisons de séparateurs de batteries au lithium (y compris les revêtements de tiers), et qu'ils devraient dépasser 65% en 2022.
Introduction au développement du séparateur de piles au lithium
Séparateur de piles au lithium, matériaux de cathodeLes matériaux de l'anode et l'électrolyte sont les matériaux les plus importants qui composent les batteries au lithium-ion. L'intérieur de la batterie lithium-ion adopte une structure en spirale, qui doit être séparée entre la cathode et l'anode à l'aide d'un matériau séparateur à couche mince très fin et hautement perméable.
Séparateur de piles au lithium
Le séparateur de piles au lithium est l'un des quatre principaux matériaux des piles au lithium. En tant que couche isolante et couche semi-perméable, il s'agit d'un composant central indispensable des batteries au lithium. Tout d'abord, le séparateur de batterie au lithium possède une isolation électronique, qui sépare la cathode et l'anode de la batterie au lithium et empêche la batterie de se court-circuiter. Dans les batteries au lithium, le séparateur de batterie au lithium empêche la cathode et l'anode d'entrer en contact et de se court-circuiter.
Deuxièmement, le séparateur de batterie au lithium doit avoir une conductivité ionique pour garantir que les ions lithium peuvent normalement passer à travers les micropores du séparateur pendant la charge et la décharge. Le séparateur de batterie au lithium est un film mince comportant un grand nombre de micropores à l'échelle nanométrique. La taille des micropores doit non seulement entraver la transmission des électrons et empêcher les courts-circuits, mais aussi assurer le libre passage des ions lithium afin que les batteries au lithium puissent être chargées et déchargées normalement.
En outre, la fabrication de batteries au lithium exige également une uniformité et une cohérence extrêmement élevées de la distribution des micropores des séparateurs de batteries au lithium. Le séparateur de piles au lithium doit également être techniquement correct, ce qui détermine la complexité du processus de production du séparateur de piles au lithium et des obstacles techniques élevés. Les batteries au lithium de haute performance nécessitent un séparateur d'épaisseur uniforme, d'excellentes propriétés mécaniques, une perméabilité à l'air et des propriétés physiques et chimiques. De nombreux indicateurs de performance sont souvent difficiles à équilibrer, et la recherche et le développement sont difficiles.
L'excellence ou non du séparateur de la batterie au lithium affecte directement la résistance interne, la capacité, la performance du cycle et la performance de sécurité de la batterie au lithium. Il s'agit du composant interne clé qui présente le plus d'obstacles techniques dans la chaîne industrielle des batteries au lithium-ion. À l'heure actuelle, les séparateurs commerciaux pour batteries au lithium sont principalement des séparateurs en polyéthylène (PE), des séparateurs en polypropylène (PP) et des membranes microporeuses multicouches composites en PE et PP.
Processus de production du séparateur de piles au lithium
La production de séparateurs de piles au lithium est divisée en deux processus : le processus sec et le processus humide. Le processus de production du séparateur à sec est divisé en deux technologies : l'étirage simple et l'étirage double. L'équipement du séparateur à sec est mûr, le processus est relativement simple et il est très sûr car il n'y a pratiquement pas de phénomène de rétraction thermique. En même temps, le coût est faible et il convient aux domaines du stockage de l'énergie, des piles grand public et des piles électriques au lithium-fer-phosphate.
Le coût du séparateur humide est plus élevé que celui du séparateur sec, mais la porosité, l'uniformité de la taille des pores et la perméabilité à l'air sont meilleures, et un séparateur plus fin peut être produit. Le séparateur "base humide + couche de revêtement" est considéré comme plus adapté à la fabrication de batteries d'énergie à haute densité énergétique. En 2021, la production totale de séparateurs pour batteries au lithium en Chine sera de 7,904 milliards de mètres carrés, et la capacité de production des séparateurs par voie humide sera supérieure à celle des diaphragmes par voie sèche, continuant ainsi à dominer le marché.
Environnement du marché des séparateurs de batteries au lithium
Le séparateur de batterie au lithium est largement utilisé dans les véhicules à énergie nouvelle, les centrales de stockage d'énergie, les vélos électriques, les outils électriques, les produits électroniques numériques et d'autres domaines, et peut être divisé en trois scénarios d'utilisation principaux dans les domaines des batteries d'alimentation, du stockage d'énergie et de l'électronique grand public. Ces dernières années, les l'industrie des piles au lithium s'est développée rapidement.
Dans le domaine des piles électriques, sous l'effet d'un soutien politique fort et d'une acceptation croissante de la part des consommateurs, les ventes de véhicules à énergie nouvelle continuent d'augmenter, ce qui stimule la croissance rapide du marché des piles électriques.
Dans le domaine du stockage de l'énergie, la production d'électricité à partir de nouvelles énergies s'est rapidement développée en tant que technologie de production d'électricité propre. Cependant, la contradiction entre la volatilité des nouvelles énergies et la sécurité du réseau électrique est importante. Le développement du stockage de l'énergie est devenu la clé pour résoudre le problème de l'adéquation entre l'offre et la demande d'électricité.
Dans le domaine de l'électronique grand public, avec l'essor du marché des produits électroniques dans les pays en développement et la croissance de la demande de produits électroniques émergents, la demande de batteries lithium-ion grand public restera forte à l'avenir.
Les livraisons de séparateurs de batteries au lithium ont considérablement augmenté et la concentration du marché est élevée. Selon les statistiques, les livraisons de séparateurs de batteries au lithium en Chine atteindront 7,8 milliards de mètres carrés en 2021, soit une augmentation de plus de 100% d'une année sur l'autre. Du point de vue de la concurrence sur le marché mondial, en 2021, 73,8% de la part de marché des séparateurs de batteries au lithium seront concentrés en Chine, et l'offre mondiale de séparateurs de batteries au lithium sera dominée par la Chine, tandis que les autres entreprises de séparateurs seront dominées par les entreprises japonaises et coréennes.
Tendance de développement du séparateur de batterie au lithium
La méthode humide et le revêtement constituent la tendance de développement des séparateurs de piles au lithium. Les séparateurs en polyoléfine présentent des inconvénients évidents, tels qu'une mauvaise stabilité thermique. C'est pourquoi le revêtement et la modification des séparateurs en polyoléfine sont devenus une tendance. Une mauvaise stabilité thermique, en termes simples, signifie que le produit ne résiste pas aux températures élevées. Le PE et le PP couramment utilisés dans les séparateurs de piles au lithium sont en fait une sorte de plastique. Lorsqu'ils sont proches du feu, ils se déforment, voire se rétractent en boule. Quelle que soit la température, ils brûlent.
Le revêtement, en termes simples, consiste à recouvrir la membrane d'origine d'une nouvelle substance afin d'en améliorer les performances. Après le revêtement, la résistance à la chaleur et à la perforation du film a été considérablement améliorée, ce qui a permis de résoudre les problèmes de sécurité liés à la charge rapide et à la dissipation de la chaleur de la batterie, ainsi qu'au retrait thermique du séparateur qui provoque le contact, la brûlure et l'explosion de la cathode et de l'anode de la batterie.
L'augmentation de la proportion de séparateurs par voie humide est en partie due au fait que le revêtement résout les problèmes de sécurité liés à la voie humide. Le matériau de revêtement réduit le taux de rétrécissement thermique du séparateur et améliore considérablement la résistance à la perforation du séparateur. En même temps, il n'affecte pas la perméabilité à l'air et garantit le flux d'ions lithium.
En outre, le matériau de revêtement peut maintenir une mouillabilité plus élevée avec l'électrolyte, réduisant ainsi la résistance interne de la batterie, augmentant la puissance de décharge de la batterie et prolongeant la durée de vie de la batterie. Dans l'ensemble, le séparateur à revêtement humide présente une meilleure uniformité de la taille des pores, une meilleure porosité et une meilleure perméabilité à l'air que le séparateur à revêtement sec. Par rapport aux séparateurs par voie humide, la résistance à la perforation et la stabilité thermique sont considérablement améliorées, ce qui en fait le meilleur choix pour les séparateurs de batteries à matériaux ternaires.
Avec le développement de séparateurs plus fins et les exigences de sécurité croissantes des batteries au lithium en aval, les expéditions de séparateurs enduits ont augmenté rapidement. Les données montrent qu'en 2021, les films enduits représenteront plus de 45% des livraisons de séparateurs de batteries au lithium (y compris les revêtements de tiers), et qu'ils devraient dépasser 65% en 2022.
Pour plus d'articles sur le sujet, veuillez vous référer à Matériau Li(NiCoMn)O2, top 10 fabricant de matériaux pour cathodes ternaires, top 10 fabricants de matériaux de cathode pour batteries au lithium en Chine.
Postes connexes