“憑借可以提高電池安全性、能量密度,降低成本、工藝適應強等優勢,復合集流體有望實現對傳統集流體50%以上的替代?!?/strong>
第九屆動力電池應用國際峰會(CBIS2024)上,安邁特科技(北京)有限公司董事長李永偉在題為《聚力匯智 推動產業鏈協同創新》的主旨發言中,向與會代表分享了其對電池行業的洞察,以及安邁特科技在復合集流體領域的最新成果和實踐經驗。
李永偉表示,安邁特科技作為行業內較早具備成熟產品量產能力的供應商,已在頭部電池企業實現批量化導入,并在不同領域的應用端開始發揮該材料的作用。
01
復合集流體將規模化替代傳統箔材
市場方面,作為在安全、降本等方面極具競爭力的電池關鍵材料,復合集流體已迎來產業化的關鍵時間節點。
技術導入方面,目前,國內外頭部電池企業已在積極布局或批量導入復合集流體。
從應用端來看,復合集流體已在國內外部分車型的動力電池上實現批量化的應用,并且逐步在手機、無人機、儲能等多個領域開始應用。
當前,復合集流體的發展現狀和產業化前景,也受到業界重點關注。
“隨著電池行業的發展,復合集流體將迎來巨大的發展空間,憑借其諸多優勢,將實現對傳統集流體50%以上的替代?!痹诶钣纻タ磥恚袌鲂枨蟮牟粩嗌?,將加快復合集流體的規模化應用。
李永偉指出,一方面,權威機構數據顯示,在新能源汽車起火事故的原因中,除交通事故、底部碰撞等外力因素外,電池熱失控的內在因素是最大的起火誘因。
另一方面,鋰電池正朝著500Wh/kg以上能量密度的方向發展,隨著電芯能量密度的不斷提高,也進一步增加了電池的安全風險。
在市場追求電池高安全保障,疊加降本等需求的共同作用下,使具有高安全性、低成本特性的復合集流體材料,有望逐步替代傳統集流體。
02
復合集流體的優勢不只在于高安全、低成本
復合集流體具有“三明治”結構,中間層采用PET、PP、PI膜等高分子材料,上下兩面為鋁或銅的金屬層,使其具備了獨特的應用優勢。
據李永偉介紹,相較傳統集流體,復合集流體的優勢主要表現在以下五個方面:
一是提高電池安全性。因其結構和材料特點而具有主動安全機制,復合集流體(復合鋁箔)可以有效減少和抑制電池起火爆炸的發生。
二是降低制造成本。當良品率達到95%左右時,復合集流體(復合銅箔)較傳統集流體可實現20%-30%的降本空間。
三是提升電芯高能量密度。復合集流體的應用,可以使電芯能量密度提升5%-6%。
四是減少金屬用量。復合集流體可以減少約60%-70%的金屬使用量,符合電池輕量化、降低材料成本,以及節約資源、綠色發展的趨勢。
五是工藝適應性強。由于復合集流體無極片毛刺,將大幅減少電池生產過程中異物的產生,進一步提高電芯良品率和安全性。
03
復合鋁箔以真空蒸鍍為主流工藝
復合銅箔多樣化工藝大比拼
作為復合集流體領域的先行者,李永偉對復合集流體工藝發展現狀和產業化有著深刻的理解。
李永偉表示,“從工藝路線看,復合鋁箔主要是能夠提升電芯安全性和能量密度,目前行業主要采用真空蒸鍍工藝進行制備;?復合銅箔主要是可以大幅降低材料成本和實現電芯減重,現階段工藝多樣化,包括兩步法(磁控濺射+水電鍍)、三步法(磁控濺射+真空蒸鍍+水電鍍)、化學鍍、干法貼合、真空沉積等,目前均處于開發定型階段,尚未形成統一加工工藝。”
在產業化進展方面,李永偉指出,“目前,復合集流體處于初級發展階段,復合鋁箔已批量進入行業,復合銅箔正在積極開展驗證?!?/p>
04
安邁特科技復合集流體已導入頭部電池企業
李永偉認為,“復合集流體產業化仍存在一些難點,當前,復合鋁箔要進一步提高產品質量、應用規模;復合銅箔要在提高產品性能和質量的同時,降低制造成本,主流工藝路線也需加快驗證和規?;瘧玫乃俣?。”
為了加快復合集流體的產業化,安邁特科技聚焦復合集流體前沿工藝的研發和應用,重點結合電池高能量密度、高安全、低成本的要求,將高效真空沉積技術引入到復合集流體制備過程中,以助力復合集流體突破產業化瓶頸。
據介紹,在復合鋁箔方面,安邁特科技采用“全干法一次真空蒸鍍成膜”技術,可以一次性在基膜上沉積1000納米及以上的金屬功能層,能夠有效提高電池安全性、能量密度,提高電池企業生產效率,降低制造成本,更好地滿足電池行業的需求。
值得一提的是,安邁特科技的復合鋁箔已實現雙面金屬層一次性真空蒸鍍成膜,且在方阻、材料結合力、抗拉強度、表面張力等核心指標上均表現突出。
由于其一次蒸鍍成膜的工藝特性,安邁特科技的復合鋁箔,相較多次蒸鍍成膜工藝,金屬層晶體的致密性更強,使其產品具有明顯的方阻優勢,材料導電性能比多次鍍可提升20%-30%;材料結合力大、鍍膜表面張力大,使金屬層不易與基膜分離,提升了材料穩定性;抗拉強度大、伸長率大,使復合集流體不易損壞,柔韌性和一致性顯著提升,且電池的加工及循環性能更好;雙面一次蒸鍍成膜使工藝簡化、加工成本降低60%以上,直通率提升30%。
基于復合鋁箔的技術,安邁特科技還研發了真空蒸鍍制備復合銅箔工藝,主要增加了基材預處理、磁控濺射種子層,以及成膜后保護層鈍化處理的步驟,亦可進行雙面金屬層一次性真空蒸鍍成膜。
李永偉表示,“不管是復合鋁箔,還是復合銅箔,安邁特科技均已實現了長距離高速蒸鍍成膜,產品一致性良好。”
產業化方面,安邁特科技的復合集流體產品已獲得市場認可,該公司已成為國內多家頭部電池企業的重要供貨商,并開始布局國際市場。
李永偉表示,復合集流體已成為全球新能源電池材料的技術開發熱點之一,新能源電池龍頭企業良好的應用效應,將加快復合集流體產業化進程。展望未來,雙極復合集流體是更加前沿的技術,采用雙極復合集流體可以實現固態電池內串組合,在保障高安全性的基礎上,或將進一步提高電池的能量密度、倍率性能等。