Situación actual y desarrollo de la industria china de separadores de baterías de iones de litio
Como dispositivo emergente de almacenamiento de energía de alta densidad energética, las baterías de iones de litio tienen las ventajas de su alta eficiencia, alta seguridad y bajo coste, y se están utilizando ampliamente en electrodomésticos, vehículos eléctricos y otros campos.
El separador es una parte importante de la estructura de la batería de iones de litio, y su calidad y rendimiento afectan directamente a la seguridad y estabilidad de la batería. En este artículo se estudian las baterías de iones de litio separador de batería materiales y situación y desarrollo de separadores de baterías de iones de litio
Introducción a los separadores de baterías de iones de litio
En la actualidad, los separadores de baterías de iones de litio del mercado son principalmente separadores microporosos de poliolefina representados por polietileno (PE), polipropileno (PP), etc. Aunque este tipo de separador cuenta con una tecnología de preparación madura, altas propiedades mecánicas y estabilidad química.
Por un lado, su afinidad electrolítica es escasa, por lo que no puede absorber completamente el electrolito y afecta a su rendimiento electroquímico; por otro lado, su propia estabilidad térmica es baja, y se deformará y reducirá de tamaño cuando se caliente a altas temperaturas, lo que da lugar a una seguridad deficiente y a la fácil aparición de accidentes de seguridad, como cortocircuitos, que no pueden satisfacer las necesidades de los equipos de baterías de iones de litio de gama alta.
Por lo tanto, el desarrollo de separadores más seguros, estables y de mejor rendimiento tiene un importante significado para la investigación y perspectivas de aplicación para el desarrollo y la aplicación de las baterías de iones de litio en China.
Estado de desarrollo de la industria china de separadores
Según los datos, la producción china de separadores de baterías de litio fue de 158,1 millones de metros cuadrados en junio de 2024, lo que supone un descenso de 3,89% respecto al mes anterior y un aumento de 19,19% respecto al año anterior.
Por tipos de materia prima, el volumen de envíos de separadores de vía seca en junio fue de 40,35 millones de metros cuadrados, con un descenso de 9,63% respecto al mes anterior y un aumento de 20,09% respecto al año anterior; el volumen de envíos de separadores de vía húmeda fue de 119,9 millones de metros cuadrados, con un descenso de 1,79% respecto al mes anterior y un aumento de 18,88% respecto al año anterior.
La producción total de separadores de baterías de litio de China en el primer semestre de 2024 fue de aproximadamente 8.737 millones de metros cuadrados, lo que supone un aumento interanual de 26%.
Según las estadísticas, en el primer semestre de 2024, el precio de los separadores por vía húmeda de 12um bajó más de 11%, el precio de los separadores por vía húmeda de 9+3um bajó 31,644,44%, y el precio de los separadores por vía seca de 16um bajó 44%. Debido a la continua liberación de nueva capacidad de producción y a un cierto grado de control sobre la capacidad de producción, la guerra de precios se ha intensificado.
Basándose en esto, un instituto de investigación analizó que, según los datos de rendimiento de las empresas líderes, la competencia actual en el mercado chino de separadores de baterías de litio se ha intensificado. Al mismo tiempo, debido a la fluctuación de los precios de las materias primas y a una absorción de la capacidad de producción inferior a la prevista, los precios de los separadores en China han bajado bruscamente, lo que también ha provocado un descenso de los ingresos de explotación de las empresas productoras.
Por ello, algunas empresas han ampliado la producción, mientras que otras la han contraído, y los separadores de baterías de litio han protagonizado una batalla ofensiva y defensiva.
Tendencias futuras de la industria de separadores
Con la creciente atención mundial al desarrollo ecológico, con bajas emisiones de carbono y sostenible, y el rápido desarrollo del mercado de vehículos de nueva energía y del mercado de almacenamiento de energía, los separadores de baterías de litio son una materia prima clave indispensable en la fabricación de baterías de litio.
Su capacidad de producción estable y fiable y la calidad de sus productos son piedras angulares importantes para que las empresas de separadores acepten pedidos a gran escala de los clientes intermedios. De acuerdo con el desarrollo futuro de las baterías de litio, las tendencias de desarrollo futuro de la industria de separadores son las siguientes
Las baterías de estado sólido son la última dirección de desarrollo de las baterías de litio
Las baterías de estado sólido se dividen en semisólidas y totalmente sólidas. Las semisólidas conservan algunas estructuras de electrolito y separador, pero como las semisólidas necesitan mejorar la conductividad de los iones de litio, la apertura del separador debe ser mayor y más resistente.
En la actualidad, la corriente dominante en China empresas separadoras disponen de diseños para separadores semisólidos. Algunas empresas también afirmaron que algunos clientes de pilas semisólidas están considerando actualmente la alta confidencialidad de la tecnología de pulverización y la fórmula, así como la calidad del producto y la tasa de rendimiento.
Después de comprar el separador, sólo confían a la compensación de imagen la prestación de servicios de pulverización. La tecnología relevante de los separadores semisólidos se encuentra aún en fase de acumulación, y está a la espera de un gran avance que marque una tendencia de crecimiento formal. Las baterías de estado sólido se han sustituido completamente por electrolitos sólidos. Aún no se sabe con exactitud si se mantendrá el separador.
Investigación y desarrollo continuos de nuevos materiales
Investigación e innovación de materiales separadores
En la actualidad, los separadores de poliolefina se fabrican principalmente con materiales de polietileno y polipropileno, que presentan el inconveniente de su escasa resistencia a la temperatura.
Al tratarse de materiales no polares, la absorción y retención de electrolitos es deficiente. Mediante el recubrimiento de Al₂O₃, PVDF-HFP, aramida y otros materiales sobre la película base del separador, se puede mejorar la estabilidad térmica, la absorción y retención de electrolitos y la adherencia del electrodo, mejorando así la seguridad de la batería, densidad energéticavelocidad de descarga, duración del ciclo, etc.
Investigación y modificación de materiales de revestimiento de separadores
En la actualidad, los separadores de poliolefina se fabrican principalmente con materiales de polietileno y polipropileno, que presentan el inconveniente de su escasa resistencia a la temperatura.
Al tratarse de materiales no polares, la absorción y retención de electrolitos es deficiente. Mediante el recubrimiento de Al₂O₃, PVDF-HFP, aramida y otros materiales sobre la película base del separador, se puede mejorar la estabilidad térmica, la absorción y retención de electrolitos, y la adherencia del electrodo, mejorando así la seguridad de la batería, la densidad de energía, la tasa de descarga, la vida útil del ciclo, etc.
En términos generales, la mejora de la resistencia a la temperatura del separador puede mejorar las prestaciones de seguridad de la batería, la mejora de la absorción y retención de líquidos del separador puede mejorar las prestaciones y la capacidad de carga y descarga de la batería, y la mejora de la adherencia de la pieza polar puede mejorar la seguridad y la densidad energética.
El principio básico del revestimiento separador es mejorar la resistencia a la temperatura, la absorción y retención de líquidos y la adherencia de la pieza de poste, sin afectar demasiado a la permeabilidad al aire ni a la uniformidad del tamaño de los poros.
Conclusión
Los separadores de iones de litio son factores clave que afectan al rendimiento de las baterías de iones de litio, como la permeabilidad, la conductividad, la estabilidad y la durabilidad. El rendimiento de los separadores depende de su composición, de la cual el factor más importante es la selección de los materiales del separador, incluidas las resinas de intercambio iónico, los polímeros y los óxidos metálicos.
Además, también hay que tener en cuenta factores como el diseño estructural, el proceso de fabricación y el tratamiento de la superficie del separador.
Por lo tanto, es necesario estudiar nuevos materiales separadores de iones de litio en el futuro para mejorar el rendimiento de las baterías de iones de litio y reducir el coste de preparación para satisfacer más necesidades de aplicación.
