2023-08-15 13:39:49 来源 : 第一财经
作为锂电池领域的创新技术产品，复合集流体在产业化落地方面迎来进展。
设备商、新型铜、铝箔厂和电池厂等正在加快在复合集流体领域的布局和应用。近日，安迈特新型高安全复合集流体产业化项目一期奠基，计划建设年产7亿平方米新型高安全复合集流体的产能，达产后可满足约70GWh动力、储能及3C锂离子电池产业需求。项目总体规划用地150亩，总投资30亿元。其中一期投资8.5亿元，建设年产2亿平方米复合集流体生产线及配套设施等。不久前，双星新材和万顺新材也宣布PET复合铜箔获得客户的首张产品订单，而宁德时代麒麟电池也已采用复合集流体技术。
(相关资料图)
与传统集流体采用较为纯粹的铝箔和铜箔不同，复合集流体是一种“三明治”结构的电池材料，外面两层由铜金属或铝金属构成，中间层是PET、PP或PI材质的基层薄膜。川财证券发布的一份研究报告显示，与传统集流体相比，复合集流体具有制造成本低、安全性高、兼容性强等优点，使用复合集流体的电池能量密度高、循环寿命长。目前，下游动力、储能和3C数码等电池厂商积极推进复合集流体产业化应用布局。从专利角度来看，2021～2022年为专利爆发期，电池、材料厂商全面布局。近几年也出现了一批新的参与者，下游电池企业纷纷加大投入，在其制备工艺、关键装备方面得到了较显著的突破。目前领跑的集流体企业已经可以实现初步量产，其良率、生产效率仍在优化，有望在2023年成为量产元年。
2017年，宁德时代在公布的一项发明专利文件《一种集流体及其极片和电池》中提出，可以采用真空蒸镀或溅射法制造复合集流体。自此，复合集流体的概念开始兴起。而比亚迪、国轩高科等电池厂也在复合集流体领域有相关专利。主机厂层面，广汽埃安的弹匣电池2.0采用了复合集流体的材料，这是首家宣布使用复合集流体的汽车厂商。近两年来，复合集体流开启产业化进程，被认为是提升电池安全性、能量密度和降低电池成本的新一代电池关键材料。
安迈特董事长李永伟认为，复合集流体技术凭借兼顾能量密度、安全性和低成本的综合优势，市场应用需求清晰，对传统集流体替代优势明显，市场潜力巨大。预计2023-2025年复合集流体将迎来大规模量产，到2030年渗透率有可能将超60%。
“我们对于电芯安全性非常重视，早就关注到了复合集流体，正在进行测试。从理论上来说，复合集流体材料能够降低三元电芯内短路、热失控方面的问题，因此在三元电芯上是比较适用的。采用复合集流体铝箔代替传统集流体，可以直接减重2.5%。如果采用铜箔，可以降低4.5%。减重对于电池循环寿命、续航是非常重要的，但阻抗系数会提升20%左右，这对于整车管理来说会存在一定的问题。如果能够解决阻抗问题，复合集流体的前景是非常广阔的。”广汽埃安电池研发部高级经理顾晓瑜对记者表示。
阻抗系数与产品的电导率和制造良率相关，而当前复合集流体需要突破的技术难题主要在于电导率和制造良率。
复合集流体产品主要涉及复合铜箔和复合铝箔。其中，复合铝箔主要用于高镍三元电池，以提升安全性。复合铜箔则主要用于磷酸铁锂电池，提升能量密度为主，降低成本为辅。“从前期的布局来看，跨界企业对于复合铜箔的布局较为积极，而现有锂电铜箔企业普遍热情不高，因为复合铜箔快充性能等性能还有待提升，且低成本优势在形成一定规模之前，难以兑现，相较之下，优化现有产品性能，降低成本更容易达成。”中关村新型电池技术创新联盟秘书长、电池百人会理事长于清教对记者表示。
值得注意的是，在复合集流体中的高分子材料支撑层，目前主要有PET、PP和PI三种基层薄膜的技术路线。近期，关于技术路线之争引起业内广泛讨论，有消息称，某锂电头部企业已在上车量产的验证中淘汰PET复合铜箔，并称淘汰的原因是PET膜用于负极铜箔时，无法满足动力电池中长循环寿命的要求。
一家复合集流体企业告诉记者，目前没有听说PET技术路线被淘汰的消息，关于技术路线的选择仍未明确。华创证券发布的研报显示，PET是当前综合优选，PP密度小具备潜力。常见的高分子材料中，PET、PP、PI的延展性和强度较好，其中PET综合性能优异，熔点适中，是目前的优选材料，也是中一科技、宝明科技、双星新材等大部分企业目前开发的主要基材；PI由于耐温性过好而且价格昂贵，商业化使用有待进一步验证；PP机械性能略差于PET，但耐酸性更好，未来具备开发潜力，也成为部分厂商研发的重点。
“目前，复合铜箔PET、PP、PI等多种路线都有企业在布局，也有各自优点和缺陷，PET材料的耐高温性能及物理强度相对于PI要弱一些，但技术难度与成本相对于后者有优势，PP在降成本、提升能量密度等方面更有优势，但不耐低温，抗拉强度弱，铜附着力差。可以说，复合集体流各种路线将长期共存。”于清教对记者表示。
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