“高安全性和極致的能量密度,一直是鋰電池追求的開發方向,從傳統純金屬到三明治結構的金屬聚合物復合集流體,可顯著適配此特征,安邁特科技從材料、制成、性能、成本等方面,結合終端應用開發了雙面一次性真空蒸鍍成膜的工藝,在客戶端已進入規模量產階段?!?/strong>
第九屆動力電池應用國際峰會(CBIS2024)期間,安邁特科技(北京)有限公司產品驗證總監楊曉兵,在題為《復合集流體技術現狀、應用前景及未來展望》的主題演講,分析了復合集流體的應用優勢和產業化痛點,并向與會代表分享了安邁特科技的最新成果和產業化進展。
01
復合集流體市場需求旺盛,
但工藝難點阻礙其產業化進程
業界周知,復合集流體具有“三明治”結構,在提升鋰電池安全性、降低制造成本、提高能量密度等方面具有顯著優勢,已成為頭部電池企業重點布局和導入的新材料。
需要提及的是,復合集流體對材料要求嚴苛、制成復雜,對工藝控制和技術水平要求極高。
據楊曉兵介紹,復合鋁箔集流體的要求主要包括:中間高分子層需要具有高抗拉強度和耐熱性;過渡層需要耐電化學侵蝕,且材料結合力強;金屬導電層需要較低的電阻率。
復合銅箔集流體的要求主要包括:中間高分子層需要耐電化學侵蝕,且抗拉強度高;種子層需要增強耐電化學侵蝕和界面結合力;保護層需要抗腐蝕和抗氧化;金屬導電層同樣需要較低的電阻率。
這意味著,復合集流體作為電池的集流體,需滿足電熱機械特性、界面特性、安全特性、耐久性和穩定性等多方面的要求。
只有突破重重工藝難點,滿足上述要求的復合集流體,才能進一步滿足涂布、輥壓、模切、高溫烘烤、焊接等極片加工的要求,并最終在電芯層面實現高安全性、高能量密度、高倍率充放電、寬溫域循環、低內阻等性能。
同時,電池技術的發展要求復合集流體輕薄化、功能化,并降低制造成本,使工藝難度進一步提高。
楊曉兵表示,“在復合集流體的制備過程中,技術創新和改進是不斷提高其產品性能,降低成本的關鍵?!?/strong>
02
安邁特科技雙面一次性真空蒸鍍成膜技術解決工藝難點
據楊曉兵介紹,安邁特科技從材料、制成、性能、成本等方面,結合終端應用研發了雙面一次性真空蒸鍍成膜技術和工藝。
楊曉兵表示,安邁特科技關注復合集流體的性能、精度與成本的相對平衡。在工藝上,雖然多次真空蒸鍍成膜的晶粒小、工藝簡單,但多次成膜堆積容易導致良品率下降,且增加了雜質混入的風險;而單次成膜因其更符合工程學邏輯,以及良品率可控而被廣泛看好。
“單次真空蒸鍍成膜可以減少雜質的混入,提高產品質量,并降低制造成本。而且雙面一次成膜可以進一步提高生產效率,同時符合極致化降本的趨勢。盡管技術難度大,但安邁特科技堅持這一工藝路線?!?/p>
針對復合銅箔的不同成型工藝,安邁特科技聚焦其降本和降溫等需求,單次干法成膜的成本優勢顯著,且可以滿足溫度控制的要求。
因此,在復合鋁箔、復合銅箔的制備上,安邁特科技研發了雙面一次性真空蒸鍍成膜技術和工藝,旨在平衡復合集流體的性能、精度與成本,并實現量產目標。在電池中國看來,這一策略體現了安邁特科技對工藝深度理解和成本控制的雙重考量。
聚焦復合集流體的工藝創新,據介紹,安邁特科技擁有五大核心技術優勢:1.金屬高分子界面改性技術,可以提高高分子的強度,改善金屬層與高分子層之間的界面性能表現。2.沉積層結晶組織調控技術,能夠提升蒸鍍成膜的質量,并實現納米級調控,突破現有金屬性能極限。3.高效真空蒸發沉積技術,在保證成膜質量的前提下,優化成膜的效率和性能。4.大規模制造適配技術,已打通材料導入適配,突破當前可制造性極限。5.面向應用場景產品結構設計,響應電池設計需求,突破產品規格極限。
資料顯示,安邁特科技采用“全干法一次性真空蒸鍍成膜”技術,可一次性在基膜上最大沉積超過1000納米的功能層,可有效提高電池安全性、能量密度,提高電池企業生產效率,且通過減少金屬使用量以降低成本。
目前,安邁特科技在四川內江和浙江湖州已布局其復合集流體項目,未來投產后可滿足170GWh電池制造用復合集流體材料的需求。同時,安邁特科技已成為國內多家頭部新能源電池生產企業的重要供貨商,并開始布局國際市場。
展望未來,安邁特科技希望和電池產業鏈企業攜手,助力復合集流體產業化,對下游客戶的應用提供有力的支撐,更好地為電池行業的發展作出貢獻。