新材料受热捧复合铜箔,成色如何

作者/星空下的烤包子

编辑/菠菜的星空

排版/星空下的养乐多

铜是人类最早使用的金属材料之一,青铜器的使用给人类带来了灿烂的青铜文明。时至今日,铜依然在各行各业广泛使用。

铜箔是一种工业原料,按用途可以分为电子电路铜箔和锂电铜箔两种,电子铜箔主要用来生产电子产品,锂电铜箔则是锂电池的重要辅料。锂电铜箔主要用于负极集流体,技术成熟,但由于铜使用量大,成本一直高居不下,自身安全性也有一些问题。近一年来,传统锂电铜箔遭遇了新材料——复合铜箔的挑战,复合铜箔也成为了资本市场的热点。

铜箔的应用场景资料来源:东方证券研报

一、薄有薄的烦恼

如前所述,锂电铜箔作为载体和集流体,其主要作用是将负极活性物质产生的小电流汇集成大电流输出,这几乎是其唯一的功能。然而,铜箔在动力电池的成本占比却高达11%,甚至高于隔膜和电解液。众所周知,新能源行业从来不养闲人,实现一个简单的功能却要11%的成本,这肯定不划算。

铜箔在动力电池中的成本占比资料来源:中金公司研报

于是,在“降本减重增效”思想的驱动下,锂电铜箔不断向轻、薄、韧方向发展。目前,锂电池负极目前多采用6μm厚度的锂电铜箔。作为对比,某品牌极薄避孕套的厚度为30μm,锂电铜箔的厚度仅为其五分之一。

薄有薄的烦恼。由于厚度降低,铜箔在生产时容易出现针孔、褶皱、凹陷等缺陷,导致在其表面涂抹活性材料时,出现涂布厚度不均,甚至出现漏点或渗透等现象,进而增大电池内阻,减少循环寿命。同时,厚度降低,其机械强度大幅下降,导致在负极生产过程中容易出现断裂,影响负极尺寸的稳定性和平整性。汽车又是高震动环境,电池又是新能源车的核心,铜箔如果性能不达标,轻则降低整车性能,重则引发事故。

二、复合铜箔应运而生

既然要兼顾轻薄和性能,那就试试换一种材料。于是,复合铜箔应运而生。一种可行的方法是,在铜箔中间加一层PET材料(一种塑料)。塑料当然要比金属轻很多,塑料本身的成本也比铜低很多。

更重要的是,复合铜箔的安全性更高。新一代聚合物复合铜箔因具有“三明治”结构,当作为支撑层的聚合物在电池“面接触”内短路时,在局部温度过高的情况下,会受热熔融收缩,形成塌陷,有效切断电流回路。同时,可在聚合物基膜中添加阻燃剂对其改性,进一步提升电池安全性能,改善电池内短路问题。总结起来,复合铜箔有点类似于保险丝,发生事故时可及时止损,防止小患酿成大错。

复合集流体(复合铜箔/铝箔)结构图资料来源:公开资料整理

不过,锂电复合铜箔本身也不是一个新概念,毕竟拥有“降本减重增效”需求的也远不止新能源车一家。隔壁的航空业也在追求减重,例如,当前很多飞机都采用了碳纤维材料;再如,民航业在临时修理飞机时,常常会用“粘胶带”的方式处理,在满足安全要求的同时减少时间和费用。复合铜箔在锂电池的使用,并不是灵光一现,而是顺其自然。

飞机粘胶带

下图展示了年至今复合铜箔的专利数量,数据显示,虽然绝大多数的专利集中在近三四年,但年左右相关企业和科研院所已经提前开始了业务布局。

-年中国复合铜箔专利数量资料来源:知网

宁德时代()是较早开展复合集流体研究的公司之一,年10月,宁德时代首次将复合铜箔应用到高镍三元电池,且已批量生产。其“多功能复合集流体技术”更是获评了“全球新能源汽车前沿及创新技术”。近一年来,随着越来越多上市公司涌入复合铜箔行业,这一领域也获得了资本市场的广泛


转载请注明:http://www.aierlanlan.com/rzgz/6795.html