为帮助会员企业了解高分子材料在新能源领域中的应用，2024年7月26日下午，由深圳市高分子行业协会主办，深圳市高分子行业协会专家委员会承办的“高分子行业高质量发展系列大讲堂（十）——高分子材料在新能源领域中的应用”活动在深圳市龙华数字创新中心B座大会议室召开。深圳市高分子行业协会会长周东及会亲家人等180余人出席会议。会议由深圳市高分子行业协会专家委员会常务副主任肖望东主持。
报告题目：《高分子材料在新能源领域中的应用》
报告人：深高协执行会长兼秘书长，教授级高级工程师 王文广
王教授表示，新能源领域能应用到高分子材料的，主要有锂电池、光伏太阳能、氢能源和风电四个板块。王教授对这四个板块的材料都做了详细的梳理和介绍：
一个完整的锂电池包括正极、负极、电解液和隔膜四大组成部分，其中正极为金属铝箔、负极为金属铜箔、电解液为有机化合物、隔膜为微孔薄膜，习惯上将金属铝箔正极和金属铜箔负极统称为集流体。
1.隔膜
隔膜作为电池四大组成部件之一，是锂电池中技术含量最高的部件，这是因为隔膜可以决定电池的寿命、电阻、电容量及安全性。
传统隔膜材料：干法制造工艺选用均聚聚丙烯（PP），湿法制造工艺选用分子量100万的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）。
新型隔膜材料：包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚酰亚胺（PI）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、间位芳纶（PA1313）和聚醚醚酮（PEEK）等。
为了提高隔膜的耐高温性和安全性，同时增强电池的循环寿命和大倍率放电性能，新技术需要在隔膜基材双面涂覆功能材。涂覆材料包括无机陶瓷如氧化铝和勃母石、PVDF、芳纶等材料。
2.塑料金属复合集流体
传统的锂电池正极用铝箔、负极用铜箔，本来和高分子材料无关。但是，正在开发的塑料/金属三层复合新型集流体，确实有高分子材料组成。
复合集流体从结构上来看类似“三明治”结构， 即中间层为聚合物，上、下层为镀金属。目前中间层聚合物常见的有 PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PP（聚丙烯）、PI（聚酰亚胺）等双向拉伸薄膜。薄膜通过真空镀膜工艺，在基膜上下两面堆积出双层铜或者双层铝导电层，通过不同材料之间的复合，最大程度地集合不同材料之间的优势。
3.正极粘接剂
PVDF是目前最常用的正极粘结剂之一，具有抗氧化还原能力强、热稳定性好的特点。PVDF粘接剂的主要作用机理是利用分子间的范德华力进行粘结，而改性后的PVDF还可以通过化学键与箔材之间形成更强的结合。
因为PVDF树脂比较贵，目前开法出来很多少用PVDF或者不用PVDF的粘结剂材料。
4.固态电解质
传统的液体电解质锂电池有能量密度低和安全性差的缺点，正在开发能量密度高和安全性高的固态锂电池。目前固态电池开发的固态电解质有聚合物、氧化物、硫化物三大类。
聚合物固态电解质有聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚环氧丙烷(PPO)、聚偏氯乙烯(PVDC)以及单离子聚合物电解质等体系。
2025年太阳能装机容量已经达到5.64亿kW，首次超过水电容量4.14亿kW，成为了世界上名副其实的光伏王国。
1.密封胶膜
光伏封胶膜是光伏组件的重要封装材料，胶膜将晶硅片封装在中间，具有延长太阳能电池组件使用寿命（25年）和提升太阳能电池组件发电效率的双重作用。材料要求高透明、粘结性、耐光老化和无腐蚀性。
市场上封装材料主要分为EVA膜（包括透明EVA膜和白色EVA膜）、POE膜、共挤型聚烯烃EPE膜（EVA-POE-EVA）。
2.背板
背板位于太阳能电池板背面，成本仅占组件整体成本的5%左右，但其对于保证太阳能电池质量的可靠性及保证其有效年度具有至关重要的作用。
具体起到封装组件原辅料、保护太阳能组件、隔绝汇流带三大作用。
背板的性能要求具有可靠的绝缘性、阻水性、耐老化性三大性能，保证电池组件25年的可靠运行。
背板的种类按加工工艺可以分为氟涂布型和氟复合型。现在，太阳能光伏正逐渐去背板化向双玻太阳能电池组件、薄膜太阳能电池组件、钙钛矿太阳能电池组件方向发展。
3.边框
太阳能面板框架位于面板边缘，具有支撑面板并保护面板免受外部冲击的作用。
市场上常用的边框有LG化学的玻纤维增强PC／ASA复合塑料边框和科思创的聚氨酯复合材料边框。
氢能源燃料电池可以通过非燃烧方式高效地将化学能转换为电能，是21世纪最环保的能源。
氢能源领域需要用到高分子的地方是氢燃料电池的质子交换膜和储氢瓶。
1.质子交换膜
质子交换膜包括氟磺酸型质子交换膜、nafion重铸膜、非氟聚合物质子交换膜、新型复合质子交换膜等。
质子交换薄膜所用材料为聚四氟乙烯树脂和聚砜树脂。
2.储氢瓶
储氢瓶原来为金属，经过几代的发展，现在储氢瓶为全塑料瓶。塑料内胆/塑料碳纤维复合缠绕层，耐压≤70MPa，可以有效解决金属的氢脆问题。
塑料内胆阻氢材料，第一代HDPE，第二代EVOH，第三代MXD6、POK和纤维素基聚合物；外壁只有碳纤维增强材料才能满足高强耐疲劳的要求。
中国风电2023年装机容量4.5亿kW，2025年装机容量将达到5.64亿kW，目前的发展方向以海上风电为主。
近年来中国风电的单机容量不断飞速提高，叶片长度已经达到世界之最的123米。叶片主要用高分子材料复合材料，不同容量的叶片采用不同的高分子复合材料。2.5MW以下叶片，采用玻璃纤维增强复合材料，主要基材为不饱和聚酯玻璃钢或者环氧树脂玻璃钢。2.5MW以上叶片，用碳纤维增强复合材料，主要基材为PA66和PA56树脂。
此外，目前还有采用钢芯骨架外包PET泡沫材料的叶片。
本次大讲堂深入讲解了新能源领域应用的高分子材料种类、特性及其市场发展前景，帮助与会企业全面了解高分子材料在新能源领域的应用趋势，在新能源领域的战略规划中获得更为清晰的方向指导。