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    • 技術(shù)引擎:薩拉弗膜的材料革新與性能確證
    • 市場藍圖:薩拉弗膜的產(chǎn)業(yè)化進程與競爭優(yōu)勢
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滄州中孚的固態(tài)電池“答卷”:薩拉弗膜兼顧安全與性能

8小時前
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鋰電池產(chǎn)業(yè)正處于新舊技術(shù)迭代的關(guān)鍵時期,而高能量密度與高安全性的兼顧,始終是驅(qū)動行業(yè)發(fā)展的核心邏輯。

長期以來,能量密度被視作電池技術(shù)創(chuàng)新的首要驅(qū)動力,然而,高能量密度電池體系伴生的安全風險,則成為決定其商業(yè)化成敗的瓶頸。

今年4月,中國動力電池新國標正式發(fā)布,對電池提出了“絕對安全“的強制性標準。工信部亦在其《2025年汽車標準化工作要點》中明確要求加快固態(tài)電池等標準的研制。

這些政策導向均凸顯了安全性的核心地位,表明在追求更高能量密度的同時確保高安全是固態(tài)電池規(guī)?;瘧?yīng)用的先決條件。高安全標準,顯然正成為驅(qū)動電池技術(shù)革新的關(guān)鍵因素。

與此同時,電池固態(tài)化在提升能量密度與安全性上的雙重潛力,正推動其應(yīng)用從特定領(lǐng)域向廣闊的泛能源生態(tài)系統(tǒng)延伸。

當前,全固態(tài)電池仍在努力攻克核心技術(shù)和成本難題,而半固態(tài)和準固態(tài)電池已悄然在消費電子、高端新能源汽車、eVTOL飛行器以及儲能等細分市場嶄露頭角,其市場定位的逐步清晰亦在加速固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化進程。

電池固態(tài)化的產(chǎn)業(yè)路徑當前主要存在兩種技術(shù)方向:一是固態(tài)電解質(zhì)材料自身獨立成膜的“無基膜”方案;二是將固態(tài)電解質(zhì)復合于基膜、極片或支撐骨架之上。

中國科學院物理研究所研究員李泓在近期行業(yè)會議上指出,當前主流固態(tài)電池生產(chǎn)工藝仍難以完全脫離基材支撐,純粹的自支撐方案在生產(chǎn)穩(wěn)定性和應(yīng)用可靠性層面均面臨挑戰(zhàn)。

此判斷意味著,基于基材的固態(tài)電解質(zhì)膜路線,在現(xiàn)階段或許更貼近產(chǎn)業(yè)化實際,有望在兼顧性能與可制造性的前提下,為固態(tài)電池的商業(yè)化落地提供一條更可靠路徑。

綜合以上背景,滄州中孚新能源科技有限公司研發(fā)的薩拉弗凝膠電解質(zhì)膜獨辟蹊徑。

該膜通過材料和結(jié)構(gòu)的協(xié)同創(chuàng)新,旨在實現(xiàn)電池的原位固態(tài)化,從而在提升安全性的同時,兼顧高能量密度,為現(xiàn)有液態(tài)電池體系提供一種直接且有效的升級路徑。

尤為值得關(guān)注的是,薩拉弗膜的應(yīng)用場景廣泛,適應(yīng)電池技術(shù)的持續(xù)迭代需求:不僅可用于增強現(xiàn)有液態(tài)三元電池的安全性,更能為下一代鋰金屬等高能量密度電池體系(目標能量密度≥500Wh/kg)的開發(fā)提供戰(zhàn)略性支持。

技術(shù)引擎:薩拉弗膜的材料革新與性能確證

中孚新能源指出,薩拉弗膜的成功,關(guān)鍵在于其對凝膠電解質(zhì)隔膜材料的深度創(chuàng)新以及對孔道結(jié)構(gòu)的精準調(diào)控,這兩者的有機結(jié)合共同構(gòu)筑了產(chǎn)品的核心技術(shù)壁壘。

在材料層面,中孚新能源的技術(shù)重心體現(xiàn)為多種聚合物成分的巧妙共聚。通過特定的化學設(shè)計,如運用共價鍵合或引入陰離子捕獲劑等手段,形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),將液態(tài)電解質(zhì)穩(wěn)固地“錨定”在其間,最終實現(xiàn)高度的凝膠化。

凝膠電解質(zhì)兼具了高分子材料的柔韌性、機械強度與傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)較高的離子傳導特性。

在結(jié)構(gòu)層面上,其多級嵌套式孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計,接近于液態(tài)的離子傳導,且具有陽離子選擇性,使鋰(鈉)離子遷移數(shù)接近理論值。

最終成型的凝膠電解質(zhì),可展現(xiàn)出5V以上的穩(wěn)定電化學窗口,使其能夠適配包括4.7V高電壓正極在內(nèi)的多種材料。

此外,薩拉弗中凝膠化的化學作用及結(jié)構(gòu)特性也確保了其在高低溫緩解中的穩(wěn)定性,尤其是在低溫環(huán)境中,相應(yīng)電池性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的液態(tài)電池。

為了提升機械性能,中孚新能源開發(fā)了一種特殊成膜工藝,在膜材內(nèi)部引入其稱為“Pillar效應(yīng)”的微觀結(jié)構(gòu)。

此類結(jié)構(gòu)旨在顯著增強膜的力學性能,使隔膜在受力時應(yīng)力耐受性與應(yīng)變延展性同步提升。最終不僅改善了隔膜的加工性和耐用性,也為受力狀態(tài)下離子導電穩(wěn)定性創(chuàng)造了條件。

更進一步,其均勻規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)以及可調(diào)控的界面特性,使得薩拉弗膜在與金屬鋰負極匹配時也表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢,能夠支持鋰金屬電池的長期穩(wěn)定循環(huán)。

上述系統(tǒng)性創(chuàng)新在保障優(yōu)異的電化學性能的前提下,最終體現(xiàn)為薩拉弗膜的綜合性能。

首先是安全性方面,材料原生阻燃性、高延展性及化學穩(wěn)定性構(gòu)筑了第一道防線。

測試數(shù)據(jù)顯示,薩拉弗膜在180℃高溫處理1小時后,熱收縮率仍能控制在3%以內(nèi)。將其應(yīng)用于準固態(tài)電池,在彎折、對折、1-5mm鋼針穿刺及剪切等濫用條件下,據(jù)稱仍能維持安全供電。

特別是在高鎳9系三元電池的穿刺實驗中,針刺后未見明火或電解液噴濺,電芯溫升極微,電壓穩(wěn)定。175?oC熱箱測試中,其熱失控觸發(fā)溫度升至175℃,遠超國標對三元電池的130?oC要求。

高能量密度適配性上,薩拉弗膜采用非對稱界面設(shè)計,旨在優(yōu)化與高比容量正負極材料的界面兼容性,為開發(fā)≥500Wh/kg的先進電池體系提供材料支撐。

循環(huán)與倍率性能方面,以磷酸鐵鋰體系為例,薩拉弗膜的離子電導率較傳統(tǒng)PE隔膜提升1.16-1.5倍,循環(huán)穩(wěn)定性可媲美成熟商用液態(tài)電池。

三元電池體系中,常溫3C循環(huán)1000次后,容量保持率>80%;鐵鋰電池體系中,2C循環(huán)1400次后,容量保持率仍高達92%。

綜上可以看出,中孚新能源的技術(shù)壁壘與核心優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三大維度:

一是材料體系的復合調(diào)控與協(xié)同創(chuàng)新:其技術(shù)實力并非源于單一環(huán)節(jié)的突破,而是建立在對凝膠電解質(zhì)材料的深度理解與持續(xù)創(chuàng)新,以及對多孔隔膜微觀結(jié)構(gòu)的精密調(diào)控能力之上。更為關(guān)鍵的是,公司展現(xiàn)了將這兩大核心技術(shù)進行高效協(xié)同與系統(tǒng)集成的能力。

二是全產(chǎn)業(yè)鏈的自主覆蓋能力:從上游核心原材料的篩選與改性,到中游高性能凝膠電解質(zhì)膜產(chǎn)品的規(guī)?;a(chǎn)工藝開發(fā),最終到下游特定應(yīng)用的驗證與適配,中孚新能源形成了較為完整的技術(shù)閉環(huán)。

三是技術(shù)的平臺化特性與應(yīng)用延展性:薩拉弗膜不僅可以賦能并提升現(xiàn)有液態(tài)電池體系(尤其是三元電池)的安全性和循環(huán)性能,更能為下一代高能電池體系(如鋰金屬電池,鋰燃料電池等)的開發(fā)提供關(guān)鍵材料支撐,展現(xiàn)出對多樣化正負極材料體系的廣泛兼容性。

這種技術(shù)布局也進一步體現(xiàn)出戰(zhàn)略意義,能夠支持公司在不同技術(shù)路線和應(yīng)用場景中進行布局,催生跨領(lǐng)域的協(xié)同效應(yīng),從而為構(gòu)建多元化的營收結(jié)構(gòu)和開辟新的業(yè)績增長點奠定堅實基礎(chǔ)。

據(jù)了解,中孚新能源的技術(shù)起源于知名高校新能源材料團隊的長期研發(fā)合作,雙方聯(lián)手攻關(guān),在材料、結(jié)構(gòu)、工藝、電化學等全部技術(shù)環(huán)節(jié)取得了豐富的創(chuàng)新成果與技術(shù)積累。目前,雙方的聯(lián)合科研團隊持續(xù)開展全方位的深度合作,為將來的技術(shù)發(fā)展提供持續(xù)不斷的源頭動力。

市場藍圖:薩拉弗膜的產(chǎn)業(yè)化進程與競爭優(yōu)勢

薩拉弗膜的產(chǎn)業(yè)競爭力不僅在于其技術(shù)創(chuàng)新的先進性,更體現(xiàn)在其對市場需求的精準洞察、對工藝路線優(yōu)化的持續(xù)探索以及積極構(gòu)建的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同能力——該膜產(chǎn)品已實現(xiàn)了與傳統(tǒng)液態(tài)電池產(chǎn)線的“零改造”對接,及與傳統(tǒng)液態(tài)電池工藝的“100%兼容”,這為其快速切入市場奠定了重要基礎(chǔ)。

在核心工藝路線方面,薩拉弗膜的制造依托于一種高精度3D一體化連續(xù)成膜技術(shù),能更好地保證電解質(zhì)的均勻分布和界面的穩(wěn)定性。

此外,相關(guān)產(chǎn)線設(shè)計具備定制化調(diào)節(jié)能力,可通過調(diào)整孔徑、厚度等關(guān)鍵參數(shù),在同一產(chǎn)線上滿足不同客戶及電池產(chǎn)品的差異化需求,在一定程度上能夠避免電池產(chǎn)線重復投資、優(yōu)化資本配置效率。

同時,薩拉弗膜在成本控制方面也展現(xiàn)出多重優(yōu)勢。

其一,無需額外的隔膜涂層。傳統(tǒng)濕法隔膜通常需要涂覆氧化鋁或芳綸等材料以提升熱穩(wěn)定性,而薩拉弗凝膠聚合物膜本身即具備優(yōu)良的阻燃性和高機械強度,理論上可省去這部分涂層材料及生產(chǎn)成本。

其二,有望降低電解液用量。凝膠電解質(zhì)通過高分子網(wǎng)絡(luò)的鍵合作用來原位固化電解液,相比純液態(tài)體系可減少自由態(tài)電解液的用量,從而降低電解液成本及潛在的氣化和泄漏風險。

其三,通用性較強。中孚新能源的薩拉弗膜設(shè)計上可適配鋰金屬負極、硅碳負極、富鋰錳基正極等多種高能量密度電極體系,這有助于減少針對不同電池體系分別開發(fā)專用隔膜的研發(fā)投入和生產(chǎn)換型成本。

具備了上述工藝特點和成本潛力的薩拉弗膜,其市場接受度正逐步得到驗證。

據(jù)了解,薩拉弗膜已經(jīng)成功通過了行業(yè)頭部企業(yè)的1000次循環(huán)壽命基準測試,并在零下40攝氏度至60攝氏度的寬溫區(qū)內(nèi)完成了關(guān)鍵性能指標的驗證。

與之相對應(yīng)的是產(chǎn)能規(guī)劃上的進展,中孚新能源已計劃于2025年內(nèi)實現(xiàn)年產(chǎn)1億平方米薩拉弗膜的生產(chǎn)能力,對應(yīng)約6GWh電池生產(chǎn)的配套需求。公司預計,2025年年底可實現(xiàn)部分規(guī)格產(chǎn)品的出貨。

展望至2026年,公司計劃將年產(chǎn)能大幅提升至15億平方米,以充分應(yīng)對未來市場的快速增長和核心客戶的批量需求。

為進一步提升競爭力,公司將定制化服務(wù)置于核心地位,針對不同客戶對電池性能、應(yīng)用場景的獨特需求,提供精細化的解決方案。

對于未來應(yīng)用場景的拓展,公司亦有明確的時間規(guī)劃:預計在2024至2026年間,薩拉弗膜將主要聚焦于3C電子產(chǎn)品、動力電池以及120C超級電容器等領(lǐng)域;進入2027至2028年,則計劃戰(zhàn)略性地向需求體量更為廣闊的大規(guī)模儲能市場滲透。

結(jié)語:

隨著全球固態(tài)電池技術(shù)日益臨近大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,材料創(chuàng)新與工藝適配之間的緊密雙向協(xié)同,已成為決定企業(yè)最終能否在激烈市場競爭中脫穎而出的核心要素。

中孚新能源顯然正致力于通過整合其在材料技術(shù)、產(chǎn)品工程化能力以及生產(chǎn)工藝方面的協(xié)同創(chuàng)新,來構(gòu)建和鞏固其可持續(xù)的長期競爭優(yōu)勢。

綜上來看,面對鋰電產(chǎn)業(yè)高安全與高能量密度的雙重挑戰(zhàn),中孚新能源憑借薩拉弗膜在固態(tài)電解質(zhì)與隔膜技術(shù)上的協(xié)同創(chuàng)新,展現(xiàn)了其獨特的解題路徑,力圖在新舊電池技術(shù)迭代中占據(jù)關(guān)鍵生態(tài)位。

其后續(xù)能否高效地將此技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為市場競爭力,有效平衡生產(chǎn)成本與規(guī)?;⒆罱K獲得產(chǎn)業(yè)鏈的廣泛認可,將是決定其產(chǎn)業(yè)地位及未來價值的核心所在。

聲明:本文章屬高工鋰電原創(chuàng)(微信號:weixin-gg-lb),轉(zhuǎn)載請注明出處。商業(yè)轉(zhuǎn)載請聯(lián)系(微信號:zhaochong1213)獲得授權(quán)。

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