PI纳米纤维电池隔膜技术的特点和优势，以及国内隔膜产业发展的现状与趋势

打破隔膜壁垒，填补世界空白——专访江西先材纳米纤维科技有限公司董事长侯豪情

编者按：

动力电池技术是制约新能源汽车发展的瓶颈，如何制造高能量、充电快、续航久的高安全性动力电池，也是世界级难题。其中，隔膜的作用最是举足轻重。作为动力电池产业链中高技术门槛、高毛利率的行业，国内隔膜的国产化道路走得艰辛。不过，在众多优秀企业的努力下，隔膜也已经迎来了锂电材料中最后一个关键材料的国产化，而且，还不乏佼佼者，已经让隔膜技术走在了世界的前列，例如PI纳米纤维电池隔膜技术。

本期，我们就有幸采访到了江西先材纳米纤维科技有限公司（以下简称“江西先材”）董事长侯豪情（以下简称“侯董”），请他为我们解析世界首创的PI纳米纤维电池隔膜技术的特点和优势，以及国内隔膜产业发展的现状与趋势。

记者：侯董您好，非常感谢您能接受我们此次的采访。首先，请您简单介绍一下江西先材的企业发展历程和现在的企业概况好吗？

侯董：江西先材纳米纤维科技有限公司成立于2009年，目前注册资本为1亿4千万元。公司位于江西省南昌市国家高新技术开发区，艾溪湖、瑶湖、青山湖及赣江环绕四周，紧邻机场高速公路出口，交通四通八达，占地195亩。

江西先材成立至今，被评为江西省高新技术企业、南昌国家高新技术产业开发区知识产权先进单位、中国电子工业标准化技术协会超级电容器标准工作组会员单位。公司拥有丰富的项目管理经验，承担了国家级、省级、地方级科技项目多项，包括：国家863计划项目、国家战略性新兴产业项目、协同创新项目、产学研合作项目等。主要从事聚合物纳米纤维电池隔膜、绝缘膜、过滤膜、纳米纤维布的研发、生产、销售及服务。同时具备空气净化、污水处理、海水淡化、高效烟雾防护、焦油过滤纳米纤维膜及其所用高分子材料产业化技术。

公司具备自主设计开发核心设备的能力，先进的配套设备和高素质的技术团队是公司不断创新和发展的保障。未来，公司将积极贯彻“科学、严谨、诚信、务实、高效、创新”的企业精神，在竞争中求发展，在发展中求创新，在创新中求突破，为客户创造更多的价值，为员工创造更多的机会，为企业创造更高的效益。

记者：贵公司现在的产品结构是什么，各自具有什么特点，都可以应用在哪些领域？

侯董：本公司产品主要包含两类——

PI纳米纤维电池隔膜：

（1）PI-20隔膜，孔隙率在80％左右，厚度在40微米左右，其特点是耐高温和高吸液率，主要应用领域是一次锂电池；

（2）PI-60隔膜，孔隙率在50％左右，厚度在25微米左右，其特点是耐高温、耐锂枝晶穿刺，主要应用领域是锂离子动力电池；

（3）PI-T隔膜，孔隙率在45％左右，厚度在15-20微米，其特点是薄（对动力电池隔膜而言）、耐高温和耐锂枝晶穿刺，主要应用领域是锂离子动力电池；

（4）PI-G-T隔膜，孔隙率在35-40％，厚度在5-8微米，其特点是超薄、耐高温和耐锂枝晶穿刺，主要应用领域是消费电子类产品用电池。

纳米纤维滤材：

（1）PI纳米纤维滤材：孔隙率在90％左右，厚度在10微米左右，用于制备防雾霾口罩、水净化过滤器、油水分离器等。

（2）电纺纳米纤维复合滤材：每平方米纳米纤维负载量为1克左右，用于制备防雾霾口罩、建筑物新风系统、汽车空气格、空调空气格等。

记者：能否为我们重点介绍一下贵公司的世界首创的PI纳米纤维电池隔膜技术？其特点和优势在哪里，对于动力电池和电动汽车的积极意义是什么？

侯董：首先，聚酰亚胺是一类性能非常优异的高分子材料，其高温分解温度大于550℃，而在零下260度的液氦中仍展现出良好的柔韧性；在空气中的长期使用温度为200～300℃；其体积电阻率为1017W/cm(属F至H级绝缘材料)；其电击穿强度介于100-300kV/mm之间，属于高耐（电）压材料。其耐候性和耐辐射性能也非常突出，长期暴露在强紫外线环境中不降解、不影响其机械性能。

本公司是通过静电纺丝技术，结合共聚、共混和纺后热处理等技术，首先在世界上实现了大规模化制备高性能聚酰亚胺纳米纤维电池隔膜。这种隔膜具有耐高低温、高孔隙率、耐老化、耐辐射等技术特点。这种隔膜的优势体现在电池中是高安全、高倍率和长寿命。对于电动汽车来说，电池的安全性是第一位的：一种无爆炸隐患的安全车用电池彰显的是对人类生命至高无上的尊重，应该是电池生产商追求的首要目标；长寿命对电池的长期使用价值非常重要，一块能使用20年的电池比一块只能使用10年甚至5年的电池的使用成本要低得多，能为用户节省大笔费用。高倍率特性可以为电动车快速提供动力，使其启动、爬坡和越障更为便捷；同时，高倍率特性也能提供快速充电的便利，将解决充电速度问题。因此说，高性能PI纳米纤维电池隔膜的使用，将大幅度提升锂离子电池的多项性能，尤其是电池的安全性能，将会积极促成广大消费者对电动车的青睐，为推动电动汽车市场的快速发展做出重大贡献。

记者：目前国内电池隔膜技术进展如何？在贵公司看来，国内的隔膜技术同国际先进相比，还有哪些差距？

侯董：和前几年相比，目前国内隔膜技术有空前的发展，主要以湿法双拉聚乙烯（PE）隔膜和干法双拉聚丙烯（PP）隔膜为主。由于价格低廉，这类隔膜有很好的市场。然而，这类隔膜的问题是熔融温度低，热收缩大，尤其是在较高温度下易软化，抵挡不住锂枝晶的尖刺而导致电池短路，进而引起热失控。为了提高电池的安全性，国内外都在发展表面涂敷陶瓷的聚烯烃/陶瓷复合电池隔膜，使隔膜的热收缩、不抗锂枝晶的短板得到了一定程度的改善，从而使电池的安全性得到了相当程度的改善。为了解决聚烯烃类隔膜的短板，德国已开发了聚酯（PET）无纺布涂覆陶瓷的复合隔膜，其抗热收缩和抵挡锂枝晶刺穿的性能有较大提升；日本正在开发具有高耐热性的芳纶隔膜，预计其性能将优于德国的PET/陶瓷复合隔膜。可能是出于商业利益竞争的角度考虑，日本人目前并没有将该款耐热隔膜正式推向市场，尤其是没有投放到中国市场。或许在将来某个适当的时机（如聚烯烃类隔膜不再有利可图的时候），日本人会将这种高性能的芳纶隔膜突然推向市场，以便使该款隔膜产品获得最大的商业利益。其实，美国杜邦公司也一直在开发聚酰亚胺纳米纤维电池隔膜，但目前还没有产品上市，至少是在中国市场上没有看到杜邦的PI纳米纤维隔膜产品。

记者：贵公司在锂电隔膜国产化进程中具有怎样的地位，起到了什么样的作用？

侯董：本公司一直在致力开发一种高性能的PI纳米纤维电池隔膜，为消除电动汽车的安全隐患而努力拼搏。我们在世界上独树一帜，开发静电纺PI纳米纤维电池隔膜。由于这是一个全新的技术，根本就买不到生产设备，所有的东西都必须自己造。因此，从实验室到大规模连续化生产，我们走过了一个漫长的8年时间，这是真正的不容易啊。今天，我们终于能连续化生产出合格的高性能PI纳米纤维隔膜，这是目前世界上唯一的高性能聚合物纳米纤维电池隔膜，为高安全超高容量的锂电池制造带来了新希望。

记者：当下，随着新能源汽车动力电池发展得如火如荼，以及环保产业的快速发展，贵公司的产品针对这两个领域都有哪些具体的规划？

侯董：本公司正在积极募资扩大产能，大批量生产20微米以下的高性能PI纳米纤维电池隔膜。届时，年产电池隔膜在1亿平方米以上；同时大规模生产用于空气过滤和水净化的纳米纤维滤材，预计年产滤材在1000万平米以上。

后记：

随着时代发展，人们对锂离子电池的容量、充电速度、安全性能等方面都提出了更高要求。作为锂电关键材料中技术要求最高的隔膜，自然更是重任在肩。尽管目前隔膜已经实现了国产化，但高端隔膜较少，多数以中低端为主，市场同质化严重的问题依然存在。因此，国内的隔膜产业需要领军企业做出表率作用。毋庸置疑，这一点，江西先材已经做到了。