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    復合銅箔嶄露頭角——鋰電池制造業的福音
    發布時間:2022-02-21 15:49:24
    關鍵詞:鋰電池

    復合銅箔嶄露頭角——鋰電池制造業的福音


    銅箔與四大鋰電材料一起組成電芯,成本占比在9%-15%之間。近年來,銅箔行業隨著鋰電池市場飛速發展而同步起飛。2014年國內鋰電池出貨量只有30GWh出頭,到了2020年已經達到158.4GWh,6年翻5倍。同期鋰電銅箔的出貨量從3.1萬噸提升至14.6萬噸,復合增速高達29%,增長也是接近5倍。有機構預計2025年全球電動車銷量將達到1800萬輛,2021-2025年復合增速為36%,在此背景下,預計銅箔到2025年的總需求約為109萬噸。


    2021年電動車爆發式增長,銅箔的需求量急劇上升。而通常一條傳統的電解銅箔產線的擴建周期在1-2年。因此,盡管從去年下半年開始,銅箔企業大幅擴產,但供需缺口持續存在。供需失衡下,銅箔的加工費持續漲價,2021年上半年6微米和8微米銅箔加工費漲幅分別超過30%和50%。


    復合銅箔是一種以聚對苯二甲酸乙二酯(PET)等材質作為基礎材料,兩邊分別采用先進工藝沉積金屬銅層而制成的一種新型材料,目前已經有量產產品推向市場,據電池廠家測試完全可以替代目前的電解銅箔作為鋰電池負極集流體的作用。


    01

    材料工藝


    新材料工藝:傳統的銅箔主要是由輥壓或電解工藝生產而成,而復合銅箔是在基材厚度3-8um的PET、PP、PI等材質表面采用磁控濺射的方式,制作一層30-70nm的金屬層,方阻約為0.5-2歐姆,實現基材表面金屬化。然后通過水電鍍增厚的方式,將金屬層加厚到1μm或以上,制作總厚度在5-10um的復合銅箔,用以代替4.5-9um的電解銅箔。


    復合銅箔嶄露頭角——鋰電池制造業的福音


    02

    創新優勢


    新材料的優勢有:


    1、大幅度提升了安全性。復合銅箔中間的有機絕緣層,當發生熱失控時可以為電路系統提供無窮大的電阻,并且它本身是不燃的,從而降低電池燃燒起火爆炸的可能性,提升電池的安全性。


    2、有效提升電池的能量密度,因為PET材料較輕,所以PET銅箔整體質量較小(相當于把金屬箔中間部分換成一層PET),減輕電池的重量,提升了電池的能量密度,在總體厚度基本不增加的情況下,比原來的傳統銅箔減輕了60%左右。


    3、減少銅箔厚度,降低原材料成本電鍍技術比延展技術得到的材料更薄,PET層減少了銅箔的用量,降低原材料成本有效應對金屬價格上漲,成本能節省40%左右。


    03

    技術及設備


    新型的復合銅箔材料是通過采用磁控濺射真空鍍膜技術時對有機薄膜首先進行材料表面金屬化處理,實現材料導電并保證膜層的致密度和結合力。磁控濺射真空鍍膜技術優點是:具有穩定性好、重復性好、均勻度好、適合大面積鍍膜、膜層致密、結合力好、工藝靈活度高等。在磁控濺射完成了底層之后再通過水電鍍增厚的辦法將銅層增厚至1um左右,就可以實現集流體的導電需求。


    復合銅箔嶄露頭角——鋰電池制造業的福音


    據了解廣東騰勝科技創新有限公司研制出國內首臺量產型復合銅箔的真空鍍膜設備。這家企業擁有較強的真空鍍膜技術與設備的設計制造經驗,在復合銅箔材料工藝及裝備上已經有超過5年的技術積累。設備已經銷售到重慶金美、日本TDK等企業。


    04

    市場機會


    隨著市場快速增長的環境,鋰電銅箔正向著更薄、高抗拉強度和高延伸率方向發展。由于復合銅箔可以提升電池能量密度、提高電池的安全性并有效降低成本,使得復合銅箔有望在不久的將來成為鋰電負極集流體的主要材料。


    2022年隨著銅箔供應的持續緊張,銅可能會繼續漲價。PET復合銅箔有望獲得更大的使用機會,并迅速打開市場。


    目前國內已經有多家電池頭部企業提前進行新材料的布局。比如重慶金美,目前就是寧德時代的復合集流體材料供應商之一。在2022年內重慶金美預計將實現PET復合集流體新材料的快速放量,目標是到年底能夠達到過億平米的產量。日本TDK公司以及廈門海辰公司等不少企業也在積極布局復合集流體材料的制作和應用。傳統電解銅箔的主要生產廠家之一的諾德股份也透露了公司正在推動復合銅箔的新材料的工藝研發和測試,并且已經可以進行小批量的樣板制作。


    05

    總 結


    相信隨著越來越多的鋰電池廠家關注復合集流體這種新材料以及不斷有上游材料廠商投入到這個產業,未來幾年鋰電池銅箔產業格局有可能會發生重大的變化。這個新型材料將成為鋰電池產業未來幾年內的一個重要的關注焦點,也必將引起更多投資機構以及企業的關注。新型復合集流體材料未來的發展非常值得期待。

    稿件來源: 電池中國網
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