2023高工锂电智能制造峰会
暨西部机器人大会
——极限智造 极限品质 极限成本
主办单位:高工锂电、高工机器人
峰会地点:成都龙之梦大酒店
峰会时间:2023年4月13-14日
作为锂电池新兴革命性材料,复合集流体正在进入市场化拐点。
“复合集流体已经处于从0到1的突破过程。诺德股份除了在传统电解铜箔方向之外,在PET铜箔(复合铜箔)、复合铝箔、涂碳铜箔等新能源材料方面都有技术储备。”
3月23日,2023高工锂电复合集流体产业峰会在深圳举行,诺德股份董事长陈立志在会上如是说。
“中国新能源产业已经成为全球当之无愧的一面旗帜。新材料复合集流体能够带来安全性能和能量密度的提升,以及理论性材料成本的降低。在产业化和市场应用上,复合集流体已经实现了一定的突破和跨越。”陈立志表示。
目前,诺德股份正在跟下游客户保持密切的技术交流,根据客户未来对复合集流体产品的要求去做相应的产业布局。
突破复合集流体干法工艺
本次峰会上,诺德股份新能源材料研究院院长丁瑜博士应邀发表“复合集流体技术革新与发展”演讲。从锂电池集流体、复合集流体的技术发展与诺德股份复合集流体的研发进展进行了详细的解析。
丁瑜表示,理想的锂离子电池集流体应具备高导电性、高稳定性、结合性强、成本低廉、柔性轻薄、抗拉强度高、延伸率适中、浸润性良好等优势特征。
目前常见的集流体分为三类:铜箔(负极用)、铝箔(正极用)为当前市场应用主流;还有非金属集流体如碳布、碳纳米管、石墨烯等集流体,以及复合集流体。
当前商用集流体面临三大问题:一是安全性:穿刺过程中会产生大尺寸毛刺,造成内短路。在充放电过程中,金属集流体相对较厚,发生短路时,不易熔化,无法阻挡电流传递,容易形成热失控。同时金属铝箔较低的延伸率和较差的抗拉强度,充放电过程中会引起内短路,负极易形成锂枝晶,容易刺穿隔膜形成热失控。
二是重量:金属材料密度较大,占用较多的电池整体重量,在电池能量密度提升方面受限。
三是成本:铝箔采用压延,铜箔采用电解,设备、工艺成本较高。
因此,兼具安全、轻量化、成本等优势的复合集流体应运而生。
复合集流体铜箔在工艺方案上主要分为三种工艺:湿法工艺(清洗、粗化等表面处理+化学沉积)、干法工艺(磁控溅射+蒸镀加厚+防氧化处理)和干湿共混法工艺(磁控溅射+水电镀)。
从优缺点来看,湿法工艺的优点是粗化处理后的膜,镀层均匀,镀层形成速度快,可以增大镀层的附着力,同时能承受电镀过程中的大电流;缺点是选择贵金属作为催化剂,成本高,设备昂贵,同时要求基膜具有良好的耐高温性。
干法工艺的优点是操作简单,人工成本低,良品率高;缺点是设备造价高,技术要求高。
干湿共混法工艺的优点是设备造价相对较低;缺点是良品率不高,操控有难度,环保压力大。
目前,诺德股份在复合集流体方向上已经做了布局和研发,取得了阶段性成果。通过和市面上其他企业研发的复合铜箔/铝箔样品跟公司用干法工艺制造的样品进行了对比,诺德股份的复合铜箔、复合铝箔样品在结晶均匀性方面具有明显优势,颗粒均匀,整平良好,箔材无应力。在相同条件下,诺德股份的复合集流体均具有较好的抗剥离强度。
浸泡60天实验,没有脱落剥离现象。复合铝箔在磷酸钒钠体系的钠离子电池性能测试,1C倍率下150次循环,容量保持率为97.3%;20C,1200次循环,容量保持率为88.5%,性能与传统压延铝箔相当。
丁瑜认为,干法工艺具备良品率高、环保、技术等优势,为未来重要发展趋势。同时因为铝膜能够很好解决电池的安全性的问题,未来会形成复合铝膜先行,复合铜膜跟随的发展格局。
持续发力极薄高性能铜箔
客观来看,受技术和工艺掣肘,短期内复合集流体仍难以颠覆传统铜箔主导的市场格局。
受全球锂电池市场中高速增长带动,全球锂电铜箔市场有望延续前期高增长态势,尤其是超薄高性能铜箔将存在较大供给缺口。
作为锂电铜箔龙头,诺德股份在高速发展中已经在技术产品、市场客户、产能优势等方面形成竞争护城河。
在技术产品方面,公司拥有极薄铜箔,高抗拉、高延伸率铜箔,多孔铜箔,超厚铜箔等超强产品矩阵,针对环保要求,通过无铬防氧化技术打造友好型产品,符合国家环保要求及欧盟ROHS标准。
在产能布局方面,诺德股份已经布局了青海、惠州、福建、黄石、贵溪等生产基地,现有电解铜箔总产能7万吨/年,在建产能10.5万吨,全部具备3.5-6μm高端锂电铜箔产品的生产能力。
据悉,诺德股份已经实现4.5μm、5μm等极薄铜箔对大客户的批量供货,同时还在积极推进3.5μm更薄铜箔的产业化。
市场方面,诺德股份已经与宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、亿纬锂能、孚能科技、LG 化学、松下、ATL、SKI 等国内外电池企业达成稳定合作。
未来,诺德股份还将加大产能投资,在全球范围内扩建新的生产基地,争取到2027年达到年产能30万吨的生产规模。
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