研究总院科技简讯
Science and Technology Newsletter of the General Academy
10期
2023年2月1日
内刊
科技成就产业
创新永不止歇
产 业 技 术 研 究 总 院
目录
CONTENTS
科技成就产业,创新永不止歇
SCIENCE AND TECHNOLOGY MAKE INDUSTRY
AND INNOVATION NEVER STOPS
我国21种先进纤维材料现状、挑战及未来发展
来源：前沿材料
行业聚焦
INDUSTRY FOCUS
我国是全球化学纤维产业链最为完整、品种丰富、规模最大、产业配套最齐全的生产国、消费国和出口国。我国化学纤维产业的快速发展始于20世纪末期，随着聚酯纤维国产化技术与装备的不断突破，生产成本显著降低，产能高速增长，2019年我国化学纤维产量约为5.95×107t，约占全球化学纤维总产量的80%。纤维材料产品除应用于传统的纺织服装、家居等消费品领域外，还广泛应用于交通运输、环境保护、安全防护、土工建筑、医疗卫生、航空、航天、国防军工等领域。目前国内先进纤维材料主要指差别化功能纤维、高性能纤维、先进生物基纤维以及先进陶瓷纤维。本文将围绕这四种纤维，分析我国先进纤维材料产业的发展现状及面临的问题，为今后产业发展提出参考性建议。
我国常见的先进纤维材料分类
（一）差别化功能纤维
差别化是一个总体概念，指在常规纤维现有的性能之外，再附加上某些特殊功能的纤维。在聚酯纤维、聚酰胺纤维、再生纤维素纤维、聚丙烯腈纤维等常规化学纤维制备过程中，通过综合运用分子改性、功能组分添加、特种纺丝成形以及纤维后处理等一种或几种方式制备而成。与常规化学纤维相比，这类纤维可以显著改善或增加纤维的性能和功能。如原液着色纤维、阳离子染料可染涤纶、超仿真纤维、抑菌纤维、阻燃纤维、远红外纤维、石墨烯改性纤维、抗静电纤维、抗紫外线纤维、电磁屏蔽纤维、负离子纤维等等。
行业聚焦
【竞品动态】
远信储能+盘古钠祥，共探钠电储能市场
10
【行业聚焦】
03
我国21种先进纤维材料现状、挑战及未来发展
08
首届储能与钠离子电池、钒电池研讨会
09
2023中国（第九届）碳纤维及复合材料技术创新与应用发展论坛
如原液着色纤维、阳离子染料可染涤纶、超仿真纤维、抑菌纤维、阻燃纤维、远红外纤维、石墨烯改性纤维、抗静电纤维、抗紫外线纤维、电磁屏蔽纤维、负离子纤维等等。
- 异形纤维：异形纤维即纤维的截面呈非圆形，主要有三叶形、五叶形、矩形和扁平、中空等形状，它由喷丝孔异形法、膨化粘结法、复合纺丝法、轧制法和孔形变化等办法获得，异形纤维具有特殊的光泽和良好的耐污性能，有良好的蓬松和透气性能，有抗起球性和耐磨性能，良好的抗静电性能和吸湿性能，并有良好的染色性能。
- 复合纤维：即将几种性能不同的材料复合成一种新颖的纤维，它有共纺型、并列型、皮芯型、分裂型和多层型(并列多层、放射多层、中空放射、多芯型和多层型)和海岛型。复合纤维的最大特点是将各种纤维的特性集中在一起，从而使新的纤维具有各种纤维的共同特点。
- 纳米纤维：通常把纤维的直径小于100nm的纤维称为纳米纤维，它有较好的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子的隧道效应，因而纤维有吸收紫外线、屏蔽电磁波等性能。
当前我国高性能纤维领域发展的重点主要有碳纤维、PAN预氧丝、芳纶、超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维、聚酰亚胺（PI）纤维和聚苯硫醚（PPS）纤维等。
（三）先进生物基纤维
生物基纤维指以生物质为原料，或含有生物质来源的单体、以生物技术制备的单体的聚合物纤维，如海藻纤维、甲壳素纤维、PLA纤维、细菌纤维等。
（四）先进陶瓷纤维
传统意义上的陶瓷纤维又称硅酸铝纤维，其主要成分为SiO₂ 、Al₂O₃, 这两种成份是制备传统瓷器的主要成份，所以被称作陶瓷纤维；目前对陶瓷纤维的定义更为宽泛，主成分为陶瓷材料的纤维都被称之为陶瓷纤维或特种陶瓷纤维，例如：石英纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、硅硼氮纤维、硅硼碳氮纤维、氧化锆纤维等。
行业聚焦
我国先进纤维材料发展现状及问题
（一）差别化功能纤维
近年来，我国化学纤维生产产能持续快速扩张，产业结构性过剩问题凸显，常规化学纤维品种同质化竞争激烈、附加值低，因此，基于现有产能条件下的纤维差别化、功能化生产成为化学纤维产业结构调整和产业升级的关键。2017年，我国差别化功能纤维的产量约为1×107t，多为原液着色纤维、阳离子染料可染纤维、高性能聚酯与聚酰胺工业丝、低熔点复合短纤维等附加值相对较低的常规功能纤维品种，而以超仿真纤维、抑菌纤维、阻燃纤维、远红外纤维等为代表的高附加值功能纤维品种占比相对较低。差别化功能纤维生产工艺及技术还不够完善，产品品质不高，难以大批量用于高端面料和制品。
（二）高性能纤维
我国高性能纤维总体发展缓慢，基础研发投入力度不够，多数品种未形成规模化的生产能力，仍处于产业化的初级阶段，整体技术水平的差距较大。近年来虽然在一些高性能产品上有所突破：T-1000级碳纤维技术被攻克；间位芳纶产品技术已达到国际先进水平，竞争力有所提高；超高分子量聚乙烯纤维虽然产业化时间晚，但是发展速度很快，也成为生产大国，现已呈现贸易顺差，出口远大于进口；聚苯硫醚生产正处于快速增长期，研发力度大，已形成一定规模的生产能力，打破了完全依赖进口的状况。但是，由于巨大的市场需求，我国高性能纤维产量还是严重不足，需要进口；同时高性能纤维产品在生产工艺、产品质量、副产物回收再利用、低成本方面与世界先进水平还有一定差距，还需要加大研发投入，优化生产工艺，降低成本。
（三）先进生物基纤维
我国生物基纤维的发展基本处于起步阶段，在技术、装备、基础研究等方面与国外存在一定差距，尚未形成良性供应链体系。目前，生物基纤维生产成本高、产品市场竞争力弱，制约着产业的良性发展，特别是在当前低油价时代，无法形成与石油基纤维的竞争优势。生物基纤维及其原料需要的基因技术、工业微生物技术、生化技术基础薄弱，多数品种处于小试研究阶段，具有自主知识产权的原料品种少，纤维及原料制备难度大、成本高。
（四）先进陶瓷纤维
我国陶瓷纤维（包括氧化硅、硅酸铝、氧化铝基纤维等）的制备研究工作开始于 20世纪 60年代，比发达国家起步略晚。在国家项目支持下，我国相关企业在氧化铝前驱溶胶制备、可纺性调控、干法纺丝工艺、纤维结构表征与控制等方面积累了经验，目前已突破了氧化铝纤维前驱胶体批量制备、可纺性、连续纺丝、纤维热处理及烧结等关键技术，并自行设计建造了氧化铝纤维干法纺丝实验机，实现了φ60喷丝板 36孔 /0.08mm孔径下连续稳定纺丝及卷绕，制备得到直径10μm左右、单丝强度≥1.7GPa、断裂伸长率1%左右的莫来石纤维， 但工程化关键技术尚未突破。
行业聚焦
（四）先进陶瓷纤维
我国陶瓷纤维（包括氧化硅、硅酸铝、氧化铝基纤维等）的制备研究工作开始于 20世纪 60年代，比发达国家起步略晚。在国家项目支持下，我国相关企业在氧化铝前驱溶胶制备、可纺性调控、干法纺丝工艺、纤维结构表征与控制等方面积累了经验，目前已突破了氧化铝纤维前驱胶体批量制备、可纺性、连续纺丝、纤维热处理及烧结等关键技术，并自行设计建造了氧化铝纤维干法纺丝实验机，实现了φ60喷丝板 36孔 /0.08mm孔径下连续稳定纺丝及卷绕，制备得到直径10μm左右、单丝强度≥1.7GPa、断裂伸长率1%左右的莫来石纤维， 但工程化关键技术尚未突破。
我国先进纤维材料发展对策及建议
根据我国纤维产业发展的国内需求和国际竞争状况，针对先进纤维材料发展存在的突出问题，提出以下对策建议。
（一）加强产业发展战略研究
集聚科研、生产、规划研究、行业管理、金融投资等专业人才，建立一支结构合理、稳定的高水平产业发展战略研究队伍，针对先进化学纤维材料产业发展中的科技创新、产融结合、现代产业链和产业集群、产业转移与国际竞争等重要现实问题，开展持续、深入的系统研究，跟踪、评估发展状况和规划实施情况，及时调整、持续完善规划，为我国宏观决策，尤其是生产企业、金融投资机构、科学研究机构等决策提供可靠的指导。
（二）完善产业科技创新体系建设
按照“围绕产业链部署创新链、围绕创新链布局产业链”的总体要求，完善国家、各部委重点实验室的布局，发挥实验室之间的协同机制，部署纤维材料与工程的重大科学问题研究；加大政府资金支持力度，建立一支从事高水平基础研究的人才团队，产出一批原始创新成果；发挥政府的引导和政策保障作用，吸引风险基金、产业基金，提升工程研究中心中试研究、工程研究能力，优化创新成果转化机制，加快形成一批重大产业化技术成果；支持、鼓励产业技术创新战略联盟发挥在产业链协同创新上的重要作用，加快科技成果的市场应用；支持、鼓励中介服务机构不断提升服务能力和公信力，在标准研制，知识产权服务，科技成果评估、转化，品牌建设等方面发挥作用。
（三）加强科学技术对产业发展的支撑和引领作用
围绕产业基础高级化和产业链现代化全面部署创新链，重点在聚合物、纤维制造技术和装备领域，整合行业重点实验室、工程中心和骨干企业的科技资源，围绕重点品种开展“产学研”合作，确保重点品种具有自主知识产权和持续的技术迭代升级能力。围绕创新链布局产业链，推动化学纤维产业基金和风险投资，加大对原始创新纤维品种开发与应用的资金支持，占领科技制高点，培育优势产业。推动工程公司向解决方案服务商转型发展，通过提高工程公司的科技研发、工程转化等综合能力，创新经营模式，整合科技资源，构建全方位的产业链、供应链管理服务模式，建设高水平的科技服务型企业。
（四）支持骨干企业的国际化
发达国家的经验表明，大企业通过集聚“产学研”创新资源、扩张重点品种的产能规模、延伸产业链等，占据了国际竞争的优势地位。当前，我们一些企业已具备了产能、经营管理、“产学研”合作等基础条件，要积极支持此类企业延伸产业链、全球布局产能和创新资源、加大“产学研”合作，引导产业基金等社会资本投入，加快形成具有国际竞争优势的跨国企业，引领我国先进纤维材料的产业发展。
（五）材料、高端装备与智能制造的统筹发展
顺应先进纤维材料与智能制造技术融合的发展趋势，促进先进纤维材料与高端装备融合发展，突破关键技术与装备，推进国产装备与智能制造系统的应用，推动行业制造水平全面提升。加强智能化、差异化、功能化设备及高新性能纤维设备的原创研发能力，增强重大技术与成套装备研发和产业化能力，提升产品附加值，通过设备技术进步引领化学纤维产业的深度转型升级。加快突破化纤制造过程的数字化、智能化关键技术，扩大国产装备与智能制造系统在行业骨干企业中的应用，确保我国数据和产业安全，提升化学纤维产业的国际竞争力。
市场应用；支持、鼓励中介服务机构不断提升服务能力和公信力，在标准研制，知识产权服务，科技成果评估、转化，品牌建设等方面发挥作用。
（三）加强科学技术对产业发展的支撑和引领作用
围绕产业基础高级化和产业链现代化全面部署创新链，重点在聚合物、纤维制造技术和装备领域，整合行业重点实验室、工程中心和骨干企业的科技资源，围绕重点品种开展“产学研”合作，确保重点品种具有自主知识产权和持续的技术迭代升级能力。围绕创新链布局产业链，推动化学纤维产业基金和风险投资，加大对原始创新纤维品种开发与应用的资金支持，占领科技制高点，培育优势产业。推动工程公司向解决方案服务商转型发展，通过提高工程公司的科技研发、工程转化等综合能力，创新经营模式，整合科技资源，构建全方位的产业链、供应链管理服务模式，建设高水平的科技服务型企业。
（四）支持骨干企业的国际化
发达国家的经验表明，大企业通过集聚“产学研”创新资源、扩张重点品种的产能规模、延伸产业链等，占据了国际竞争的优势地位。当前，我们一些企业已具备了产能、经营管理、“产学研”合作等基础条件，要积极支持此类企业延伸产业链、全球布局产能和创新资源、加大“产学研”合作，引导产业基金等社会资本投入，加快形成具有国际竞争优势的跨国企业，引领我国先进纤维材料的产业发展。
（五）材料、高端装备与智能制造的统筹发展
顺应先进纤维材料与智能制造技术融合的发展趋势，促进先进纤维材料与高端装备融合发展，突破关键技术与装备，推进国产装备与智能制造系统的应用，推动行业制造水平全面提升。加强智能化、差异化、功能化设备及高新性能纤维设备的原创研发能力，增强重大技术与成套装备研发和产业化能力，提升产品附加值，通过设备技术进步引领化学纤维产业的深度转型升级。加快突破化纤制造过程的数字化、智能化关键技术，扩大国产装备与智能制造系统在行业骨干企业中的应用，确保我国数据和产业安全，提升化学纤维产业的国际竞争力。
行业聚焦
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首届储能与钠离子电池、钒电池研讨会
大力发展光伏、风电是实现双碳目标的必经之路，储能是解决光伏、风电不稳定性的必要配套手段。电化学储能具有效率高、响应速度快、不受地理环境限制等优点，适用于供给侧风光发电的平滑处理，也适用于需求侧的电能管理。然而，由于锂资源储量有限，以及随着新能源产业的发展，下游需求持续扩大，叠加疫情、全球政治等因素，锂价居高不下，锂电池成本大幅提升，给产业链带来巨大压力。
由于资源丰富、低成本、高安全性等优点，钠离子电池和钒液流电池受到高度关注。2021年7月，宁德时代发布第一代钠离子电池，电芯单体能量密度已达160Wh/kg；2022年7月，中科海钠阜阳全球首条GWh钠离子电池生产线落成；2022年10月，由融科储能设计制造的迄今全球功率最大、容量最大的百兆瓦级全钒液流电池储能调峰电站正式并网发电。此外，钠创新能源、众钠能源科技、立方新能源、容百科技等企业布局钠离子电池及关键材料，攀钢钒钛、伟力得、金阳储能等企业则布局钒液流电池，多个项目将于未来2年内年投产。预计在2023年钠离子电池和钒电池将迎来商业化大潮。
钠离子电池和钒电池的政策与市场趋势如何？钠离子电池和钒电池对比锂电池有哪些优势？关键材料技术进展与项目投资前景怎样？未来行业将面临哪些机遇与挑战？
首届储能与钠离子电池、钒电池研讨会将于2023年2月10日召开。会议由亚化咨询主办，将探讨储能、钠离子电池和钒电池的政策与市场趋势，风电、光伏产业发展对储能电池的需求，钠离子电池和钒电池储能项目投资，钠离子电池、钒电池和关键材料技术等。
2023中国（第九届）碳纤维及复合材料
技术创新与应用发展论坛
2023年4月20日- 21日在中国江苏举行
近年来，碳纤维研习社与迈爱德公司一直在中国各地区组织知名的碳纤维及其复合材料全球展望会议。
作为关注碳纤维的会议，这些会议为碳纤维制造商、复合材料行业高管、技术人员和新进入者提供了一个共享的交流平台，全面了解碳纤维的增长前景、供需应用和回收利用的最新情况。
会议的讨论主要围绕PAN碳纤维、可持续材料和方法、回收的作用、关键复合材料制造设备、碳纤维生产新技术、循环经济机会等等问题；航空航天、新能源汽车、轨道交通、运动器械、船舶、风能、氢能等领域的新需求；终端用户应用需求见解。
我们碳纤维会议参与者主要来自中科院、哈尔滨工业大学、北京化工大学、上海交通大学、南京航空航天大学、中南大学、东华大学、中船重工、中核工业、中国中车、中材科技、西斯工业、光威复材、中复神鹰、吉林化纤、恒神股份、上海晋飞、澳盛科技、安泰复材、东丽、帝人、陶氏化学、亨斯曼等知名企业。
会议亮点
远信储能+盘古钠祥，共探钠电储能市场
2022年，在锂资源承压，相关材料价格高企的大背景之下，钠离子电池以锂电池的重要补充形式之姿，重回大众视野，并迅速成为各大相关企业的发力方向之一。
随着钠离子电池产业化的加速发展，钠离子电池产业化元年也即将到来，钠离子电池领域中，除了跃跃欲试的各大相关企业，基于钠离子电池的合作也愈发常见。
1月初，由浙江钠创新能源牵头，浙江医药股份有限公司、浙江中欣氟材股份有限公司和浙江宏达化学制品有限公司等正式签署四方战略合作协议，约定共同开展钠离子电池电解液项目建设。
美联新材及控股子公司辽宁美彩新材料与湖南立方新能源、七彩化学等也签订战略合作协议，各方将充分发挥各自优势，共同推进钠离子电池产业化进程事项。
近日，又有两家企业达成了钠离子电池方面的合作。
信息显示，此次合作的双方，一方是深圳市远信储能技术有限公司（简称“远信储能”），另一方是深圳盘古钠祥新能源有限责任公司（简称“盘古钠祥”）。
目前，双方已经签署了战略合作协议，根据协议，双方将联合开发适用于大型储能项目应用的钠离子电池储能产品，在钠离子储能系统、钠离子电池产品上开展合作，积极探索钠离子储能市场应用场景和产品需求。
一直以来，钠离子电池都因具有资源丰富、成本低廉、能量转换效率高、循环寿命长、维护费用低、安全性高等诸多优势，被业界认为能高度适配储能、两轮车、低速四轮车等诸多应用场景。
此次，双方的合作，似乎也进一步佐证了这一业界观点。
那么双方的合作能否实现1+1＞2呢？
公开资料显示，远信储能成立于2021年，是国内领先的新型储能装备企业，专门从事电池储能产品研发、集成设计、生产。
目前，远信储能在江苏和云南两大地区设有工厂，其中，江苏工厂位于镇江新区，pack年产能为3GWh，储能集装箱集成年产能为4GWh；云南工厂则位于楚雄姚安，锂离子电池年产为2GWh，具有同时容纳超过50台集装箱集成场地。
此外，远信储能技术团队独立主导设计并施工项目超30个，整体参与项目规模超2GWh，在一年内整体交付储能集装箱整体产品超过200个集装箱。
而盘古钠祥成立于2022年，是一家专门从事钠离子电池电芯/模组研发、生产、销售于一体的高科技企业。
尽管成立时间不长，但盘古钠祥在钠离子技术应用领域也有深刻的认识和经验基础，同时，该司总经理胡明祥曾公开表示，钠离子电池是未来非常具有前景的新型储能方向。
此外，盘古钠祥还在钠离子电池的高功率和低温角度做了一系列的拓展，如在高功率角度做了平台的研发，叫做高功率的体系，目前15C是90%以上，能源密度能够做到180左右。高能量密度体系，能量密度在230-240左右。
显然，双方在各自的专业领域都有一定的成绩和突破，究竟能不能实现1+1＞2，还要看双方后续的合作情况。
竞品动态
来源：起点钠电
竞品动态
装备企业，专门从事电池储能产品研发、集成设计、生产。
目前，远信储能在江苏和云南两大地区设有工厂，其中，江苏工厂位于镇江新区，年产能为3GWh，储能集装箱集成年产能为4GWh；云南工厂则位于楚雄姚安，锂离子电池年产为2GWh，具有同时容纳超过50台集装箱集成场地。
此外，远信储能技术团队独立主导设计并施工项目超30个，整体参与项目规模超2GWh，在一年内整体交付储能集装箱整体产品超过200个集装箱。
而盘古钠祥成立于2022年，是一家专门从事钠离子电池电芯/模组研发、生产、销售于一体的高科技企业。
尽管成立时间不长，但盘古钠祥在钠离子技术应用领域也有深刻的认识和经验基础，同时，该司总经理胡明祥曾公开表示，钠离子电池是未来非常具有前景的新型储能方向。
此外，盘古钠祥还在钠离子电池的高功率和低温角度做了一系列的拓展，如在高功率角度做了平台的研发，叫做高功率的体系，目前15C是90%以上，能源密度能够做到180左右。高能量密度体系，能量密度在230-240左右。
显然，双方在各自的专业领域都有一定的成绩和突破，究竟能不能实现1+1＞2，还要看双方后续的合作情况。
但可以预见的是，随着钠离子电池产业化元年的到来，以及钠离子电池与储能场景要求高度贴合的特殊属性，未来，钠离子电池在储能领域的发展空间或将随着钠离子电池技术的提升不断扩大。
科技成就产业
创新永不止歇
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