銅箔和鋁箔是鋰電池的正負(fù)極集流體材料，成本占比在15%左右。近年來(lái)，電池用銅箔、鋁箔行業(yè)隨著新能源汽車市場(chǎng)飛速發(fā)展而同步起飛。在2014年，國(guó)內(nèi)鋰電池出貨量只有30GWh，但到了2020年已經(jīng)達(dá)到158.4GWh，6年里翻5倍。同期鋰電銅箔的出貨量從3.1萬(wàn)噸提升至14.6萬(wàn)噸，復(fù)合增速高達(dá)29%，增長(zhǎng)也是接近5倍。有機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)2025年全球電動(dòng)車銷量將達(dá)到1800萬(wàn)輛，2021-2025年復(fù)合增速為36%，在此背景下，預(yù)計(jì)銅箔到2025年的總需求約為109萬(wàn)噸，而鋰電鋁箔需求增長(zhǎng)同樣是受新能源汽車產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)，預(yù)計(jì)全球電池箔需求量在2025年達(dá)到74萬(wàn)噸，年復(fù)合增速37%。目前鋰電鋁箔平均售價(jià)4萬(wàn)元/噸，據(jù)此測(cè)算，2025年電池箔市場(chǎng)空間296億元。

 

 

      2021年隨著電動(dòng)車爆發(fā)式增長(zhǎng)，銅箔的需求量急劇上升。而通常一條傳統(tǒng)的電解銅箔產(chǎn)線的擴(kuò)建周期在1-2年。因此，盡管從去年下半年開始，銅箔企業(yè)大幅擴(kuò)產(chǎn)，但供需缺口持續(xù)存在。供需失衡下，銅箔的加工費(fèi)持續(xù)漲價(jià)，2021年上半年6微米和8微米銅箔加工費(fèi)漲幅分別超過(guò)30%和50%。而鋰電池用鋁箔以“鋁價(jià)+加工費(fèi)”方式進(jìn)行定價(jià)，目前電池箔厚度在8-15μm之間，海外電動(dòng)力電池和儲(chǔ)能領(lǐng)域的主流鋁箔厚度為15μm ，出口產(chǎn)品加工費(fèi)2.2-2.6萬(wàn)元噸；國(guó)內(nèi)電池廠對(duì)減薄趨勢(shì)要求較為積極，動(dòng)力電池和儲(chǔ)能領(lǐng)域的主流型號(hào)為13μm，加工費(fèi)1.5-1.8萬(wàn)元。

 

       

      復(fù)合銅箔或鋁箔是一種以聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)等材質(zhì)作為基礎(chǔ)材料，兩邊分別采用先進(jìn)工藝沉積金屬銅/鋁層而制成的一種新型材料，目前已經(jīng)有量產(chǎn)產(chǎn)品推向市場(chǎng)，據(jù)電池廠家測(cè)試確認(rèn)，新材料完全可以替代目前的電解銅箔和壓延鋁箔作為鋰電池正負(fù)極集流體的作用。

 

 

新材料制作工藝

新材料工藝：傳統(tǒng)的鋰電銅箔主要是電解工藝生產(chǎn)而成，而復(fù)合銅箔是在基材厚度3-8um的PET或PP等材質(zhì)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(shí)現(xiàn)基材表面金屬化。然后通過(guò)水電鍍?cè)龊竦姆绞?，將金屬層加厚?μm或以上，制作總厚度在5-10um的復(fù)合銅箔，用以代替4.5-9um的電解銅箔。而復(fù)合鋁箔的制作工序則更加簡(jiǎn)單，只需要在PET或PP等材質(zhì)的超薄薄膜表面采用真空蒸鍍的方式將金屬鋁層沉積上去就可以完成。

由于有機(jī)薄膜材料和金屬銅或者鋁等材料的特性有較大的差異，因此如何實(shí)現(xiàn)材料間的良好結(jié)合力，并確保好的導(dǎo)電性能以及表面無(wú)缺陷等等要求，都是這項(xiàng)工藝技術(shù)的難點(diǎn)。

技術(shù)及設(shè)備

      新型鋰電池復(fù)合集流體材料包括復(fù)合銅箔和復(fù)合鋁箔兩種。其中新型的復(fù)合銅箔材料是通過(guò)采用磁控濺射真空鍍膜技術(shù)時(shí)對(duì)有機(jī)薄膜首先進(jìn)行材料表面金屬化處理，實(shí)現(xiàn)材料導(dǎo)電并保證膜層的致密度和結(jié)合力。磁控濺射真空鍍膜技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是：具有穩(wěn)定性好、重復(fù)性好、均勻度好、適合大面積鍍膜、膜層致密、結(jié)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(guò)水電鍍?cè)龊竦霓k法將銅層增厚至1um左右，就可以實(shí)現(xiàn)負(fù)極集流體的導(dǎo)電需求。新型的復(fù)合鋁箔材料則是通過(guò)真空蒸鍍的方法直接在有機(jī)薄膜表面進(jìn)行沉積，金屬鋁層的最終厚度在1um左右，以滿足正極集流體的技術(shù)要求。

 

      廣東騰勝科技創(chuàng)新有限公司研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)量產(chǎn)型復(fù)合銅箔的真空鍍膜設(shè)備。擁有較強(qiáng)的真空鍍膜技術(shù)與設(shè)備的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)，在復(fù)合銅箔、復(fù)合鋁箔材料工藝及裝備上已經(jīng)有多年的技術(shù)積累。設(shè)備已經(jīng)銷售到國(guó)內(nèi)外等頭部企業(yè)。目前也在積極進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)充布局和下一代新型設(shè)備的研發(fā)，以應(yīng)對(duì)未來(lái)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)對(duì)設(shè)備的需求。

創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)

新材料的主要優(yōu)勢(shì)包括以下幾點(diǎn)：

1、大幅度提升了安全性。復(fù)合集流體中間的有機(jī)絕緣層，當(dāng)發(fā)生熱失控時(shí)可以為電路系統(tǒng)提供無(wú)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?yàn)镻ET材料較輕，所以PET銅箔整體質(zhì)量較小（相當(dāng)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。以復(fù)合銅箔為例在總體厚度基本不增加的情況下，比原來(lái)的傳統(tǒng)電解銅箔集流體的重量減輕了將近60%。

3、因?yàn)闇p少金屬材料的厚度，因此可以有效降低原材料的成本。以復(fù)合銅箔為例，如果產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的連續(xù)生產(chǎn)，制作成本能比傳統(tǒng)的電解銅箔節(jié)省40%左右。具有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

 

市場(chǎng)機(jī)會(huì)

      隨著鋰電池行業(yè)快速增長(zhǎng)的需求，鋰電集流體正向著更薄、高抗拉強(qiáng)度、高延伸率和更低的成本的方向發(fā)展。由于復(fù)合集流體材料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(fù)合集流體有可能在不久的將來(lái)逐步替代金屬集流體而成為鋰電集流體的主要材料。2022年隨著銅箔、鋁箔供應(yīng)的持續(xù)緊張，金屬材料的價(jià)格可能會(huì)繼續(xù)上漲。復(fù)合集流體有望獲得更大的使用機(jī)會(huì)，并迅速打開市場(chǎng)。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有多家電池頭部企業(yè)提前進(jìn)行新材料的布局。在2022年內(nèi)國(guó)內(nèi)有一家電池頭部企業(yè)預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)PET復(fù)合集流體新材料的快速放量，目標(biāo)是到年底能夠達(dá)到過(guò)億平米的產(chǎn)量。已經(jīng)有不少電池頭部企業(yè)也在積極布局復(fù)合集流體材料的制作和應(yīng)用。

 

總結(jié)

          隨著越來(lái)越多的鋰電池及鋰電池上下游廠家關(guān)注復(fù)合集流體這種新材料，以及不斷廠商投入到這個(gè)產(chǎn)業(yè)，未來(lái)幾年鋰電池集流體產(chǎn)業(yè)格局有可能會(huì)發(fā)生重大的變化。這種復(fù)合集流體新型材料有望成為鋰電池產(chǎn)業(yè)未來(lái)幾年內(nèi)的一個(gè)重要的關(guān)注焦點(diǎn)，也必將引起更多投資機(jī)構(gòu)以及企業(yè)的關(guān)注。新型復(fù)合集流體材料未來(lái)的發(fā)展非常值得期待。