洛陽亨盛銅加工有限公司

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                                                      公司動態

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                                                      集流體

                                                      [ 時間:2023-02-20 點擊:354 ]

                                                        集流體是正負極與外部電路的電子導體,作用在于將正負極活性物質產生的電流聚集輸出或者將電極電流輸入給活性物質,正極采用氧化電位高的鋁材,負極采用不易與鋰元素形成合金的銅材。高電導率、高穩定性、結合性強、成本低廉及柔韌輕薄是核心。
                                                      1.鋰電銅箔擴產迅猛,極薄銅箔滲透率快速提升
                                                      為進一步提升電池能量密度,動力電池企業要求鋰電銅箔極薄化,加快對8μm以下銅箔的導入。據高工鋰電統計,2018-2021年,在國內鋰電銅箔市場產品結構中,6μm銅箔的市場占比已經從20.5%提升***66.0%;8μm銅箔從79.5%下降***25.1%;4.5μm極薄銅箔則從零上升***接近10%。目前,鋰電銅箔企業都在加快4.5μm極薄銅箔的產業化,頭部動力電池企業也在加快4.5μm銅箔的導入,表明下游市場對極薄銅箔的需求持續升溫。
                                                      從厚度看,目前主流需求為6μm與4.5μm鋰電銅箔。復合集流體為“金屬-PET/PP高分子材料-金屬”三明治結構,以高分子絕緣樹脂PET/PP等材料作為“夾心”層,上下兩面沉積金屬鋁或金屬銅。
                                                      ①4.5μm+2*1μm銅=6.5μm→對標6μm鋰電銅箔
                                                      ②2.5μm+2*1μm銅=4.5μm→對標4.5μm鋰電銅箔
                                                      復合集流體目前處于0-1的產業化初期,預計未來將產業化放量。國產鋰電銅箔在抗拉強度、延伸率、表面粗糙等性能優勢都不弱于海外品牌,在極薄化和成本控制方面具備明顯的競爭優勢,這為國產銅箔進入國際市場提供了保障。
                                                      2.復合銅箔產業化在即,核心驅動為安全性、低成本、輕量化
                                                      復合集流體是高端定制化動力電池的***佳解決方案之一。高安全性是復合集流體的主打優勢,產業在安全性方面的密切關注也是基于其有望解決高鎳電池熱失控難題;高比能與長壽命是其實現產業化的必備條件,低成本是其產業化的基石;中長期看,輕量化與強兼容為其帶來廣闊的應用前景,復合銅箔產業化成為行業共識期待。
                                                      2.1.安全性
                                                      (1)傳統集流體產生毛刺會刺穿隔膜導致內短路,復合銅箔毛刺小且熔點低助力提升安全性。由于復合銅箔的中間層為PET/PP基膜等有機層,被刺穿能夠有效避免電芯短路,從而可以提升電池安全。電池中電離遷移的鋰離子數量超過負極石墨可嵌入的數量,鋰離子將在負極表面潔寧,成為鋰枝晶。鋰枝晶會不可逆的造成鋰電池的容量和使用壽命衰減。若鋰枝晶繼續增大,出現穿透隔膜使正負極短路,電池將出現熱失效等安全問題。
                                                      (2)復合集流體毛刺小且其受熱斷路效應可有效防止鋰枝晶導致的熱失效問題,大大提升電池壽命和安全性。復合集流體材料穿刺時因其高基膜高分子不容易斷裂,即便斷裂,銅層比傳統的更薄,穿刺時產生的毛刺更短,1微米的鍍銅的強度無法達到刺穿隔膜的標準,從根本上降低了毛刺穿透隔膜并與電極接觸的風險。
                                                      (3)PET等有機層不導電且熔點低。發生局部短路時較易熔斷并實現局部電流的點斷路,發生大面積短路時PET層和阻燃結構可提供無窮大電阻從而有效避免電池熱失控。傳統技術在電解液中添加阻燃劑,一般添加的量較少,僅能對內短路起到延緩作用,且以犧牲電池能量密度為代價,過量添加會導致電池電化學性能大幅下降。而復合集流體中間的高分子基材具有阻燃特性,其金屬導電層較薄,短路時會如保險絲般熔斷,在熱失控前快速融化,電池損壞僅局限于刺穿位點形成“點斷路”。
                                                      2.2.低成本
                                                      在低成本方面,在技術完備條件下,復合銅箔低成本體現在原料成本低、設備投資高但量產后綜合成本低,理論降本空間大。大規模量產后有望實現綜合成本4.5元每平米以下,相較傳統銅箔有望實現降低40%的制造成本,理論上放量后單平原料成本有望降低2元以上。
                                                      (1)原料成本低。復合銅箔由于減少了銅的使用,相較傳統6μm銅箔,原材料成本可降低40%以上。若以后基膜可國產替代,成本降幅可達50%。復合銅箔的技術路線主要有PET和PP基材兩大類:
                                                      ①PP∶原料便宜,耐強酸強堿,不耐低溫(30度以下脆化),不適合很多環境,銅附著力差,抗拉強度弱(影響后邊涂附等工序);
                                                      ②PET∶原料比PP貴,耐弱酸弱堿(電解液為弱酸性),銅附著力強。
                                                      (2)PET銅箔規?;杀撅@著低于傳統銅箔。復合銅箔制備工藝更復雜,設備投入、制造費用更高,產業化初期良率低,當前復合銅箔綜合成本高于傳統銅箔。但若考慮大規模量產化后良率、效率的提升,理論上復合銅箔成本有望比傳統銅箔降低30%以上。以6μm銅箔為例,其單位材料成本為3.39元/平方米;6μm PET銅箔的銅箔厚度為2μm,單位總成本為1.27元/平方米,理論上規?;髥挝怀杀靖?。
                                                      復合銅箔設備投資高,比傳統銅箔高約1倍多,但綜合成本可低40%。據嘉元科技與中一科技公告,擴產1萬噸傳統銅箔的投資額約為6億元。以銅箔厚度為6微米為例,則1萬噸銅箔面積為1.86億平米



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