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复合集流体论坛- 摘要 I
柴尔德
满仓搞的剁手专业户
2022-12-05 23:51:01
一、东威科技  东威科技董事长-刘建波
       公司22年研制出了前道工序的磁控溅射,23年会把蒸发镀设备做出来推向市场。 复合电极替代传统的电极,这一趋势是不可逆转的;在民用上,安全性是要解决好的问题,甚至是大规模生产以后成本有可能比传统的铜箔还要节省资源和成本。

二、亨通新材料产业集团:集流体材料的应用与创新

-复合集流体,它是“三明治”结构,在高分子的薄膜上沉积铜和铝,对标的产品是电解铜箔和压延铝箔,用于导电和支撑作用,能体现的所有优点集中于一个性能上,就是安全性。

-2025年,装车的电池应该是在1.4TWh(也就是1400个GWh),按照统计数据可以装机一千万辆和两千万辆。以Model3为例,装车电池容量是有一个区间的。从Model3到ModelY,电池容量就是50度电到100千瓦时;

-实际上铜箔和铝箔是伴身的,在电池的集流体上,分别涂覆铜箔和铝箔,他们既有导电也有承载的作用。如果太薄承载力就不够了,所以我们电池的能量,一方面能量密度要减重,同时还有一个体积能量密度要减薄。比如说压延铝箔,现在主力的压延铝箔厚度是12μm,如果12μm变6μm和8μm,减重效果非常明显了。但是电解铜箔主推从6μm向4.0—4.5μm在迈进了。那么有些企业甚至是宣布了3μm,实际上3μm进入另外一个行业和领域,一般情况下,3μm的箔做到无蒸孔要用载体的技术,我们叫可剥铜或载体膜。由于它太薄,后面的涂覆、碾压和使用过程中,对于装备张力的要求和匹配度不够,现在有些企业说既然4μm太薄,6μm太重,还在推出5μm,需求都是根据市场端的反馈在调整的。

-现在的锂离子电池,特别是车载的是有几个要求:一是长寿命,要求10年以上。因为很多汽车厂电池寿命的保修是8年;二是稳定性,反复的充放电,完了以后还有热震,就是温度忽高忽低;三是无懈可击的安全性,你从各个角度都是安全的。但是锂离子电池有一个天生的问题,因为它是化学反应,即便是在检验合格已经入库了,在未使用的状态下它也有发生热失控的概率,有6个PPM。百万块电池入库的电池,里面有6块可能会发生热失控,大家认为PPM很小,但是Model3应用的18650是7000块电池还多一些,百万分之6再乘以7000,概念就很大了。所以为什么电动车那么多着火,除了额外的条件以外,在地下车库没人动的情况下也有着火的,这就是热失控的问题.

-目前的两步法是磁控溅射加电镀,中间也有为了提高结合力和生产效率,组合成了三步法,三步法有很多的细分和不同的流派。有的是在电镀之前变成了两步,又是中度又是磁控组合一下,然后再加后面的三步法。有的流派前面不管了,我们打好底,后面先做化学镀然后再做电镀,这也是三步法。详细组合起来变成四步、五步就太罗嗦了。还有一步法,就是化学的方式,它也是两步,先化学成膜然后电镀。但是化学方式和电镀方式都是化学的镀,但是过能的方式不一样,有的是化学能,不需要电。有的是电镀,还要借助电能,理论上效果会更好。因为一旦有电的介入,采用脉冲和电源的方式,使它生长更规范、更规则。也不排除有的团队是一步法就采用磁控和蒸镀的方式,什么好处?结合力强,没有后续环保的问题。

-材料(基膜)的厚度,目前普遍采用4.5μm,因为约定俗成的。因为4.5容易获得,现在有些厂家说我们可以搞到2.7μm了。2.7μm再加上正负1个μm,这就4.7μm了,可以对标4.5μm的铜箔了。但是2.7μm的塑料膜,PET/PP也好,生产出来是可以的,但是使用过程中难度很大的。像我们和有些膜厂的交流,他们说我们开发膜的时候,由于关门力量大了一点,把膜震断了。膜在生产过程中有张力的情况下,确实打个喷嚏都会断。但是这个膜的力学性能一点都不差。因为我手上拿到的膜,300兆帕有这么强吗?但是我撕烂它还真的不容易,要死力撕,所以这个膜的改性还有基膜是有很多的事情可以干。

-铝箔是以蒸镀的方式,为什么它不用磁控溅射?

磁控溅射与蒸镀相比,它金属膜的成长速度和生长速度会更慢一些,这也是根据特点来选用的。铜为什么不用蒸呢?铜的温度溶解1084,铝700多度就熔化。采用蒸镀方式,膜又受不了,这两个膜的耐热温度也就一百多度,所以还是根据特点选用。有没有耐热温度高的,有啊,PI膜四、五百度都可以承受。但是用不起,换成面积比铜箔贵好几倍,所以你就舍本逐末了,所以目前铝箔采用一步法的蒸镀工艺。

复合铝箔的特点:一是安全,做针刺实验时表现优异;二是减薄效果明显,用4—6μm,哪怕到了6μm的膜,上下各搞一个μ的膜,和10—12μm的压延铝箔削壁,减薄效率高。所以铝箔是有其制造成本的优势,现在铝一万多块钱吨,换算成面积算上加工费也就1万多块钱。但是做成三明治的铝箔,其成本和售价还是高得多。三是减重。 

原材料-pet薄膜

东力和杜邦国内都有生产地,国内做膜的企业上市公司好几个,大家都在攻关,后续的保供能力没问题;因为我们现在论平米,他们都是论吨,每一家一个月的产量供全国搞复合膜一年没问题。还有搞靶材的,目前蒸镀的线材供应没问题了,但是铜靶目前的货值高一点。如果以真空一步法来做还是有点昂贵,太奢侈了,它的价是目前铜价的2—3倍,有的还要更高,还有其利用率不是很高,用70%管靶就要下来了。

设备制造新工艺

焊接- 以前用激光焊,但是现在塑料膜,激光焊一上来膜就穿透了,缺陷又出来了,所以用超声;

检测设备- 中国的检测设备是国外设备一统天下;但是我们做电解铜箔和复合膜药水的检测,国内的企业基本上是垄断性占有,不光是国内,还跟着出口,因为现在电解铜箔75%产能在中国,产线以及整个配置都是达标和标准化的。检测设备的配置也是国产化,做得非常好效率也是可以,检测设备可重复性非常高。


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