深圳惠程的PI先材锂电池隔膜的优势

两年前，工信部副部长苗圩在北大光华新年论坛的公开发言中谈到，动力蓄电池最大的问题是占30%左右成本的隔膜，这种隔膜我国一家企业都做不了，而且生产这种隔膜的技术和装备，都列入了西方对中国限制出口的清单，所以现在中国想买相关设备、技术、工艺时，还没有人卖。如果到2015年我国将形成100万辆电动汽车的规模，则锂离子蓄电池隔膜需求为15亿平方米。综上所述，隔膜的短板将成为掣肘我国新能源汽车发展的问题之一。

2013年，由江西师范大学首席教授、江西先材纳米纤维科技有限公司副董事长候豪情博士率领的科研团队，历经数年艰难探索，研发出聚酰亚胺（PI）纳米纤维电池隔膜。这一世界首创的具有自主知识产权的高科技材料，可大幅提高汽车动力电池或电池组性能。

2013年9月30日上午，王海厅长在江西师范大学副校长涂宗财、江西先材纳米纤维有限公司总经理侯豪情、深圳惠程电气股份有限公司董事长何平等的陪同下，来到江西先材纳米纤维有限公司进行实地调研。

王海厅长一行听取了公司总经理侯豪情博士对企业和项目的情况介绍。江西先材纳米纤维科技有限公司是一家以江西师范大学电纺聚合物纳米纤维技术为依托，由深圳市惠程电气股份有限公司及其控股子公司长春高琦聚酰亚胺材料有限公司控股的高新技术产业公司。公司以制造业和材料产业的发展需求为导向，瞄准世界前沿，进行材料科技创新，成功研发出聚酰亚胺（PI）纳米纤维非织造布的产业化生产设备和生产技术，可广泛应用于环保、除尘、污水处理、海水淡化等多个领域，具有广阔的市场前景。该技术实现了纤维生产的颠覆性创新，达世界领先水平，现拥有多项专利。随着年产2亿平方米PI纳米纤维电池隔膜产品项目的开工建设，公司发展又迈上了一个新台阶，项目全部达产后，产值将达百亿元。

聚酰亚胺（PI）是综合性能最佳的聚合物之一。其耐高温达400℃以上，长期使用温度范围200-300℃，绝缘性能好。2010年，杜邦公司（DuPont）基于纺丝工艺得到直径200-1000纳米纤维，开发出Energain聚酰亚胺电池隔膜。杜邦宣称该隔膜可提升15%-30%的电池功率，可延长20%的电池的寿命，并改善电池在高温工作状态下的稳定性。

动力电池组被称为电动汽车核心部件中的核心，相当于传统汽车的发动机，相关技术是目前电动汽车发展的瓶颈。此次我国研发的聚酰亚胺（PI）纳米纤维电池隔膜是世界首创的动力电池隔膜产品，也是中国锂电行业第一个掌握了核心技术。

锂电池充电按电流强度与充电电压的不同，分为1C、2C、3C、4C，乃至8C以上……

所谓1C充电，就是指1小时充满，2C充电就是指半小时充满，而4C充电就是15分钟充满。

从惠程出具的检测报告可知，同样用4C充电，先材隔膜镍钴锰锂电池循环寿命是9500次，而美国celgard隔膜锂电循环寿命是1000次。但检测报告并未公布二者在4C充电标准下的充电时间差异。由于先材隔膜孔隙率很高，能达到65％-90％，因而充电交流内阻仅为2.1mΩ/1kz；而世界上锂电隔膜水平最高的美国celgard隔膜的孔隙率仅42％，内阻达到3.82.1mΩ/1kz，内阻比先材隔膜高出81％。内阻越小，离子交换率就越高，充电时间就越短。因此，4C充电只是一定电流、电压下的充电标准，15分钟充满是标准时间，但由于充电对象不同而在具体结果上有所差异，比如先材隔膜镍钴锰锂电池满充为15分钟，但用于对比的美国celgard隔膜锂电满充大约需要21分钟，先材隔膜比celgard隔膜可缩短25％的时间。

更为重要的是，先材隔膜镍钴锰锂电池在4C充电下循环寿命是9500次，而celgard隔膜锂电循环寿命仅为1000次，按每天充电一次算，先材隔膜镍钴锰锂电可使用26年，而celgard隔膜锂电仅能使用不到3年，说明先材隔膜锂电可满足于将4C充电作为常规充电方式，但celgard隔膜锂电如果采用4C充电则会明显缩短寿命，对电池造成损伤。

事实上，充电电流越大、充电电压越高，对锂电池的循环寿命影响就越大。先材隔膜镍钴锰锂电在4C充电条件下可使用26年，但实际上并不需要电池使用这么长时间，这意味着先材隔膜镍钴锰锂电还能将充电强度大幅提高，比如先材隔膜锂电曾经测试过8C充电，标准满充时间为7分钟多一点。但8C充电的外在限制因素制约较多，比如由于电流强度大大提高，为确保安全就得对电网相关线路进行配套改造，换用更大截面的铜芯线，线路自动保护设施也要相应升级，这取决于电网公司。因此，公司目前应用测试的主要是4C充放电。

目前，大红大紫的特斯拉已将目光瞄准攻克快充技术上，提出力争掌握“5分钟满充”的目标，以在补充能源环节上与燃油车PK。综合目前各方信息看，特斯拉离目标达成尚有不小距离。而先材隔膜锂电是目前能了解到的与特斯拉快充新追求最接近的一款隔膜产品，如果先材隔膜锂电配上特斯拉独有的超级充电站，5分钟满充似乎就能迎刃而解。在特斯拉雄心勃勃要建超级电池工厂的背景下，二者能否达成交集，可拭目以待。