摘要：根據(jù)工信部、發(fā)改委、科技部聯(lián)合印發(fā)《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》的要求，到2025年，新能源汽車占汽車產(chǎn)銷量20%以上，動(dòng)力電池系統(tǒng)比能量達(dá)到350瓦時(shí)/公斤。在當(dāng)前電池材料技術(shù)體系下，軟包憑借外包裝材料的輕量化，是最有希望達(dá)到國家動(dòng)力電池能力密度要求的產(chǎn)品體系之一，軟包動(dòng)力電池是提高能量密度的優(yōu)選道路。軟包動(dòng)力電池又稱為“聚合物電池”，聚合物鋰離子電池外包裝采用鋁塑包裝膜。本文將對(duì)軟包裝膜的技術(shù)難點(diǎn)、國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行整理與分析，為我國軟包裝膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。

　　鋁塑復(fù)合膜(簡稱“鋁塑膜”)軟包裝鋰電池封裝的關(guān)鍵材料之一，起到保護(hù)內(nèi)部電芯材料的作用，由外層尼龍層、粘合劑、中間層鋁箔、粘合劑、內(nèi)層熱封層等五層組成，每層功能要求都比較高，是目前工人的鋰電池材料領(lǐng)域技術(shù)難度較高的環(huán)節(jié)，也是我國動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化的關(guān)鍵材料。

　　軟包裝膜的生產(chǎn)存在較高技術(shù)壁壘

　　由于在阻隔性、冷沖壓性、耐穿刺性、化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性方面有嚴(yán)格要求，鋁塑膜的生產(chǎn)技術(shù)壁壘很高，其技術(shù)難度超過正極、負(fù)極、隔膜、電解液，被稱為鋰電行業(yè)三大技術(shù)難題之一。

　　(1)對(duì)軟包裝材料的生產(chǎn)技術(shù)具有較高的要求

　　聚合物鋰離子電池要求軟包裝材料具有較高的阻隔性，為普通鋁塑復(fù)合材料1000倍以上，普通的復(fù)合技術(shù)和復(fù)合材料難以實(shí)現(xiàn)該級(jí)別的阻隔性。一般需要采用4-7層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料和極厚的鋁箔，且生產(chǎn)過程中的對(duì)軟包裝材料的生產(chǎn)技術(shù)要求較高，需要綜合應(yīng)用各種復(fù)合技術(shù)，對(duì)同一個(gè)材料同時(shí)采取擠復(fù)法、連續(xù)擠復(fù)法、干復(fù)法、三合一擠出發(fā)、流涎復(fù)合法或熱復(fù)法、多層共擠法。

　　(2)復(fù)合內(nèi)層熱封材料的選擇難度較高

　　聚合物鋰離子電池采用的有機(jī)電解液由多種酯組成，在存在水分的情況下，電解質(zhì)會(huì)發(fā)生水解，產(chǎn)生酸性極強(qiáng)的物質(zhì)。而多數(shù)熱封性材料與酯類有機(jī)物具有可溶脹性，尋找兼具足夠強(qiáng)的耐酸性能且不與電解液發(fā)生反應(yīng)的低熔點(diǎn)熱封性材料難度較高。

　　(3)包裝材料的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度較高

　　軟包裝材料的設(shè)計(jì)，要滿足熱封合性較好、熱封性材料不與電鍍液起反應(yīng)、具有權(quán)高的阻水阻氧性能、具有高的柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度以及具有良好的耐電解液浸泡能力;同時(shí)，又要兼顧軟包材料對(duì)聚合物鋰離子電池的影響程度和實(shí)現(xiàn)軟包裝材料的生產(chǎn);此外，還需要根據(jù)聚合物鋰離子電池的發(fā)展提前開發(fā)所需要的軟包裝材料。表1為聚合物鋰離子電池對(duì)軟包裝材料的一般要求。

　　表1 聚合物鋰離子電池對(duì)軟包裝材料的一般要求

　　(資料來源：軟包裝)

　　(4)軟包裝材料質(zhì)量判定周期偏長

　　判定軟包裝材料是否合格的試驗(yàn)周期偏長。包裝領(lǐng)域測試儀的最小精度低于聚合物鋰離子電池所要求的阻氧、阻水性能，因此無法實(shí)現(xiàn)對(duì)所開發(fā)的軟包材料的定量測試。目前一般采用實(shí)際包裝電池的最后判定法，即根據(jù)軟包材料對(duì)電池的影響速率及影響程度和電池的檢驗(yàn)特性進(jìn)行判斷，軟包裝材料的質(zhì)量判定周期一般超過三個(gè)月。

　　核心技術(shù)仍未實(shí)現(xiàn)自主化 高端市場被日韓企業(yè)壟斷

　　現(xiàn)階段鋁塑膜的核心技術(shù)掌握在日本企業(yè)手中，同時(shí)，全球約90%的市場份額被大日本印刷株式會(huì)社、日本昭和電工、日本凸版因數(shù)株式會(huì)社和韓國栗村化學(xué)占據(jù)，其中，前兩者占據(jù)了全球市場的70%。目前，從日本進(jìn)口的鋁塑膜在國內(nèi)的市場份額超過90%，我國自主研發(fā)生產(chǎn)的鋁塑膜市場競爭力較弱。

　　近年來，國產(chǎn)鋁塑膜在設(shè)備、技術(shù)工業(yè)、材料等方面都在持續(xù)更新和完善，產(chǎn)品一致性、質(zhì)量和耐電解液性能都取得了較大發(fā)展。憑借本土化生產(chǎn)，國內(nèi)鋁塑膜價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，比國外產(chǎn)品低20%-30%，已經(jīng)成功進(jìn)入低端消費(fèi)類市場，并逐漸向中高端市場滲透。但在儲(chǔ)能領(lǐng)域及新能源汽車領(lǐng)域，鋁塑膜技術(shù)和產(chǎn)品依舊處于被日本企業(yè)壟斷的狀態(tài)。

　　這一現(xiàn)狀的實(shí)質(zhì)是國內(nèi)產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)與國外先進(jìn)水平存在著較大的差距。現(xiàn)階段，國內(nèi)鋁塑膜廠家僅有部分指標(biāo)可以與大日本印刷的規(guī)格持平，但沖深性能不過關(guān)的短板較為明顯，國外的沖深在8-12mm，國內(nèi)的僅為5mm左右;此外，國內(nèi)產(chǎn)品還存在耐電解液性能不過關(guān)的缺點(diǎn)。除了技術(shù)，設(shè)備、原材料、生產(chǎn)工藝等也阻礙著國內(nèi)鋁塑膜技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)鋁塑膜難以進(jìn)入動(dòng)力電池領(lǐng)域與高端消費(fèi)類應(yīng)用領(lǐng)域。

　　結(jié)語

　　由于在阻隔性、冷沖壓性、耐穿刺性、化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性方面有嚴(yán)格要求，鋁塑膜的生產(chǎn)技術(shù)壁壘很高。現(xiàn)階段鋁塑膜的核心技術(shù)掌握在日本企業(yè)手中。盡管近年來，國產(chǎn)鋁塑膜在設(shè)備、技術(shù)工藝、材料等方面都在持續(xù)更新和完善，產(chǎn)品一致性、質(zhì)量和耐電解液性能都取得了較大發(fā)展，但在儲(chǔ)能領(lǐng)域及新能源汽車領(lǐng)域，市場依舊處于被日本企業(yè)壟斷的狀態(tài)。