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PET铜箔专家交流纪要
春韭369
中线波段的机构
2022-07-24 10:01:42

一、PET铜箔介绍

PET铜箔主要是作为电池集流体材料,主要是收集电流,活性物质主要是一些粉末状颗粒,还需要一些机械强度,去支撑内部的粉末颗粒。从成本角度,铝和铜更便宜。物理性能还可以。正极集流体铝箔,负极集流体铜箔是目前电池的最优解,钠离子正负两极都可以用铝。目前铜箔的生产主要是点解,铝箔主要是压延,国内铝箔的精细加工做的不是很好,铜箔点解国内还是比较优秀的。

铜箔铝箔的趋势是越做越薄,主要是提升能量密度。PET铜箔的造型类似三明治式,外面两层铜,里面是PET。

二、PET铜箔的生产工艺

我们使用PVD和水电镀的方法做铜箔。首先在PET膜上运用靶材溅射的方式进行覆铜,4μmPET+1μm的铜+1μm的铜,一共是6μm,匹配电池中纯铜箔。镀层厚度约厚,导电性越好。靶材溅射虽然使铜和PET结合较好,但是效率太低,溅射一次只有几十纳米,1μm需要进行20-30次。

后面我们使用真空蒸镀的方式,将蒸发的金属冷凝在PET膜上,能够均匀生产,效率也比较高,是溅射的两倍。此技术的难度在于金属蒸发温度很高,而PET膜的耐温性也就200多度,有一点温差就会烫穿。

我们铝跟铜都在做,铝已经到了技术极限了,铜可以使用电解法进行沉积。将溅射/蒸镀后的PET+铜基底放进电解槽中进行生长。主要难点在于需要两组电极回路,保证两面的铜箔厚度一致。

三、PET铜箔的优点

(1)高安全:现在集流体主要是一些铜箔、铝箔,金属受到应力之后很容易断裂,断裂之后容易刺穿隔膜,造成内短路引起发热失控。PET不容易断,金属断裂之后也不容易刺穿PET膜。PET铜箔在刺穿测试中可以做到只冒烟不起火的状态,

(2)提升能量密度:PET材料较轻,因此PET铜箔整体质量较小,是铜的1/4(相当于把金属箔中间部分换成一层PET),减轻电池的重量,提升了电池的能量密度。能够提升5-10%的能量密度。

(3)长寿命:形成膨状海绵体,吸收膨胀时的应力,有5%寿命的提升。

(4)强兼容:可以适用不同规格、不同系统的电池。

Q:宁德时代推广PET铜箔情况?现在PET铜箔整车使用进展?

答:PET铜箔生产技术专利是公司和宁德共享,但是到电池应用端是宁德时代独享的技术。需经过宁德时代授权,别的电池厂商才能应用此技术。目前PET铜箔终试通过的仅本公司和美国的一家公司。

Q:PET铜箔是否合适高压环境,快充快放情境?

答:材料截面积越大,承载电流越高。公司做1微米是根据宁德时代的定制要求,规格在0.8~1.2μm,以此推断增厚到1.2μm能满足大电流的情境。

Q:PET铜箔国内外竞争对手介绍一下?

答:不说美国那家公司,因为技术路线不太一样。磁控、蒸镀技术被国外卡脖子,公司联合精工企业自主开发设备。国内竞争对手均未达到终试阶段,存在无法增厚、掉粉现象,仍需突破前端瓶颈。公司领先国内其他竞争对手一年以上。

Q:终试之后的产能产量预期?

答:国外封锁情况下,公司开发设备,2021年完成第一批设备。在成本存在问题,设备的产能和良率匹配度不及预期,未能直接达到物美价廉中“价廉”的目标,目前成本比传统铜箔高20%左右。对设备进行升级换代,一边和原有供应商合作改造升级一代设备,一边研究二代设备。公司计划2024年之前完成2.4亿平宁德订单的交付,公司规划2024年达到3.5亿平的产能。

Q:什么时间能量产?现在的产能是多少?

答:预计今年三季度。现在的产能在2000多万平,因为水电镀设备还没有定型,其他设备已经开始制作了。

Q:是和谁合作开发电镀设备?

答:终试是和东威科技,现在和他们合作做一带设备的改造升级,同时也找精工企业做二代设备,

Q:电镀设备的核心在哪里?

答:阴极管比较重要但没有像传统电解铜箔那么重要,导电和传动方式,电流密度的控制。很薄的塑料在电解液的槽里面,可能近百米的长度的穿行,包括电流密度的控制,这些事项都是比较困难的,是整体都比较难,是一个协调的过程。

Q:2024年的有效产能是3.5亿平,后面还需要增加3亿多平是吗?3亿多平的投资额有多高呢?需要多少钱买设备呢?

答:对的,主要是设备,只要买设备就可以了。1gwh电池需要1000万平的集流体材料,有研发成本在,1gwh电池需要2-3亿,公司希望量产的时候1gwh电池投资降到1亿左右。

Q:能量密度是一个质量概念,体积没有发生变化?

答:动力电池我们一般是按照重量能量密度,能量比重量,续航里程跟自重有关,行业内都是这么计算的。

Q:膨胀系数铜和PET铜箔不同?

答:打底是非常关键核心的一个步骤,要求铜和PET结合在一起,虽然膨胀密度不同,是会相互拉扯,结合的足够紧密才能叫做复合材料,紧紧涂在上面不是复合,互相拉扯可以减小整个膨胀系数。

Q:公司独有在电池领域的一个应用,是指的PET镀铜这样的一个应用,还是狭义上对应的公司做的这款东西?

答:把复合材料用到电池当中去是专利,是独有的。

Q:6μm的PET铜箔和4.5μm的PET铜箔有大规模产量后成本相比是如何的?

答:两者的成本差别不大,成本差别相当于只停留在1.5μm PET上,与传统的铜箔不同,整体可能也就是2.4μm铜的物料的一个成本,当然也有一些其他的成本。

Q:复合集流体比传统铜箔高20%,这个20%是改造升级之前呢?还是现在?

答:现在的,因为设备有一些改造和研发成本,设备的时间爱比较贵,目前产能还达不到要求,确实会贵一点,2-3年内会贵一点,70%的良率是全过程,前端的良率高一些,良率很大的损耗会在电镀这一块。

Q:如果前端技术壁垒不高,为什么电镀良率不高

技术壁垒对公司来说还是有点高,二代设备还是达不到要求,良率不稳定,还有一些时间,再验证一下。

Q:下半年3季度可能量产?量产前端如何规划?

答:设备可能还有2-3个月就能交付了,但是前端的设备需要半年。目前是用的三步法,要进水电镀,肯定要把这个组织降下来,意味着要达到一定的厚度,结合率好但是生长比较慢,还是需要三步,结合的方式来做。

Q:制造的新的蒸镀设备年前交付,设备到了以后测试一下优劣性,然后进行扩产的讨论,蒸镀设备调试以后目前状态如何?是否达到一个理想的状态,

答:去年已经进行了量产,因为铝不需要进行水电镀,量产比较快,因为要求高,所以直接拿来做铜也是可以的,原理一样,铝的要求高。

Q:公司在行业里面是一个引领者,为什么迟迟没有量产呢?

答:有些精密零部件需要进口,大概20%的一个比例,所以导致交付时间较长,可能半年以上,电镀设备可能也就3个月左右,完全有时间再做一次匀调实验,

Q:是否有考虑将PET膜替换为PP膜,电解厂这边的成本是怎么考虑的?6微米的PET膜相当于是2.5微米的膜,这个里面有没有考虑PET的成本?

答:这个肯定是考虑的。首先解答成本问题,铜只用了2μm,成本是2,其他的成本我们按照0.5来算,这样6μm我只需要2.5μm膜的成本。PET复合结构体是一种耐高温的工程塑料。我们的工艺路线是磁控加蒸镀,要做十几遍蒸镀,温度很高,因此要求材料耐高温,所以选用了PET。我们现在铝还是用的PET,但是铜已开始用pp、pvc等更便宜的塑料。我们加入水电镀之后,铜这边对材料的要求从耐高温变成了高抗拉强度,因此选材上有一些变化。(铝这边的要求仍然是耐高温。)

Q:有个说法是负极本来就比较安全,所以PET膜不能解决安全问题?这个问题是怎么考虑的?

答:正负极只要有一个换成我们的复合结构体就可以解决安全,它就不构成短路的回路。从技术角度来说,铝更好做因为铝不用电镀。但从产业化角度来说肯定是铜更有价值。因为铜的价格比铝高而且密度也比铝大。再加上我们有水电镀这个方法能够将产能提上来,因此铜箔更具有市场应用前景。铝箔这边更大的意义是技术储备,因为宁德在搞钠离子电池,刚才也介绍了,钠离子电池中只有铝箔没有铜箔,是这样的概念。现在铝箔的成本会更高。

Q:刚才说宁德定了2亿多平的产能,主要是为铝箔还是铜箔准备的呢?

答:都是铜的,它已经有上车的订单了。

Q:还有一个认证的问题,我们在电池厂的认证周期或者难度主要在哪里。我看现在有很多做PET膜的厂家现在也慢慢进来做铜箔这一环节,不知道我们认证壁垒上对他们来说会有多高。

答:反正是技术壁垒嘛,就像我刚才说到的,你需要把它打的均匀且紧密。这个技术用的地方其实也多,包括电容屏、电路都有可能用。但是问题是我们的基底只有4个微米,太薄了。极薄的情况下会造成很多问题,它的难点就卡在设备上,你要有相应的设备,用之前的设备肯定是做不了的,达不到工艺的要求。其实我们公司大部分专利都在设备上。壁垒肯定是有的。

Q:现在加上蒸镀设备的孔洞要求还是一个的要求吗?成品率大概会到多少?

答:我们有孔洞数量和孔径的要求。这个和传统结构体是一样的。我们成品率像刚才说的,整体在70到80之间。我们达到80的话会牺牲很大产能,也就是说如果我们把节拍放的特别慢是可以达到80的。我们现在其实是有百分之十几的固定损耗,因为我们一系列的技术特点,因为边缘是肯定不均匀的,肯定是不合格的,也就是没必要进入下一个步骤里去。这样我们在每一个步骤都有一些固定损耗,就会把边缘会切掉。

单工序,电镀方面有百分之九十多。整个工艺,我们能稳定在70多以上。

Q:之前我们在用两步法的时候,成品率是60到70。现在走三步法相当于是走通了,成品率在70以上了对吧?

答:是的,基本在70或者70左右吧。

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  • 只看TA
    2022-07-24 20:10
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    于2022-07-24 21:55:34更新
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  • 只看TA
    2022-07-24 11:44
    宝明挺牛啊,一直在五日线之上,宝馨也是。
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  • 只看TA
    2022-07-24 11:30
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  • 只看TA
    2022-07-24 10:15
    谢谢分享
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  • 只看TA
    2022-07-24 10:11
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