“分子钥匙”加快锂电池隔膜国产化
端午临中夏,晨曦未绽时。北京化工研究院聚烯烃工程中心,聚乙烯催化剂实验室的灯光格外醒目。锂电池隔膜专用料催化剂小组成员围在实验台前,紧盯300毫升的小小反应釜,釜内淡黄色的催化剂颗粒在搅拌桨带动下打旋儿。这是为扬子石化聚乙烯锂电池隔膜专用料量身定做的第5版BCC催化剂样品,距离上次现场试验过去不久,“研发、完善、迭代”的脚步一刻不停。
锂电池是新能源汽车的“心脏”,而锂电池隔膜作为正负极之间的关键组件,宛如心脏中的瓣膜,厚度通常为3至20微米,在锂电池全产业链中技术壁垒极高,性能优劣直接关乎锂电池的安全性、稳定性与单位体积内的包含的能量,进而影响车辆续航。
因此,实现锂电池隔膜国产化,是我们国家新能源汽车产业高质量发展的重要一环,这样的一个过程离不开北化院团队专注研究的“分子钥匙”——锂电池隔膜专用料催化剂。经过多年努力,应用北化院催化剂生产的隔膜料,目前在国内市场占了重要份额,稳居行业前列。
实验室里,排列着多个标有“BCC”字样的试剂瓶。这是北化院最新一代用来生产锂电池隔膜专用料的球形催化剂。科研人员旋开试剂瓶,通过显微镜观察,呈现在眼前的是大小均匀的球形颗粒。据北化院科研人员介绍,正是这种均匀的球形形貌,赋予了锂电池隔膜专用料优良特性,大幅度的提高隔膜成品率。
锂电池隔膜上分布着大量纳米级微孔结构,对原料聚合物的分子结构与颗粒形态等要求十分苛刻,每个聚乙烯粉料粒子都需契合生产线的“脾气”精心设计,这无疑对催化剂性能提出了极高要求。北化院的锂电池隔膜专用料催化剂犹如一把,可按照每个客户需求灵活调控,为定制化生产开辟广阔空间。
实验室记录本首页,一幅在扬子石化生产线现场绘制的“问题图谱”清晰可见,反应聚合过程中的各种痛点,都被精准转化为催化剂分子结构的修改参数。“咱们提供的是分子级解决方案,得像摸清锁孔的每一道齿纹那般,透彻了解生产线需求。”北化院科研人员介绍道。
回首2017年,扬子石化应用北化院专门为锂电池隔膜专用料打造的BCE-C300催化剂,成功产出国内首款锂离子电池隔膜专用聚乙烯时,现场一片欢腾,他们首次打破国内隔膜专用料完全依赖进口的局面。历经多年规模化生产,目前应用BCE-C300催化剂一年可生产超万吨锂电池隔膜专用料,已成为驱动隔膜专用料国产化进程的重要力量。
随着锂电池容量需求攀升,隔膜减薄成为趋势,传统非球形催化剂渐显乏力。北化院科研团队又敏锐捕捉市场变化,在BCE-C300催化剂基础上,历经多年探索,开发出新一代球形BCC系列催化剂。
新一代催化剂具备粒径可控、分布均匀等优势,能生产出堆积密度高、大颗粒和细粉含量少、流动性佳的超高分子量聚乙烯树脂,各项性能指标达到进口高端料水平,完美契合隔膜高性能化与薄层化发展需求。
在扬子石化装置现场,技术人员在粉料包装线巡检时说:“BCC催化剂聚合产品的堆积密度,较第一代催化剂显著提升,流动性能更为出色。”
包装车间内白色粉料落入吨包袋,质检楼里技术人员忙碌地进行各项出厂指标测试,新牌号隔膜料厚度已在7微米以下,今年订单纷至沓来。
近年来,针对锂电池隔膜专用料市场多元化需求,北化院为扬子石化定制开发系列催化剂产品,助力扬子石化打造我国最大锂电池隔膜专用料生产基地。目前,中国石化围绕锂电池隔膜专用树脂,已成功开发出2个种类6个高端产品牌号及其工艺技术,极大满足国内高端市场需求。
夜幕降临,北化院实验室灯火通明,锂电池隔膜专用料催化剂开发团队仍在紧张测试最新催化剂性能。他们的记录本上,规划着不同锂电池隔膜专用料的专有催化剂技术图谱。
从显微镜下的分子精妙设计,到万吨级生产线的高效运转;从打破垄断的首单突破,到产业版图的重塑升级,持续8年的创新接力赛,正将“中国造”深深烙印在新能源汽车的锂电池隔膜上。