兼具高安全、低成本、极薄化的新型材料复合集流体,已经迎来产业化的实质阶段,各大主流厂商陆续进场背后,百亿级设备市场蠢蠢欲动。 1、成本、安全性、能力密度全面优化
1)集流体是锂电池中的一种关键材料,作用是将电池活性物质产生的电流汇集起来,以产生更大的输出电流。正极采用铝箔,负极采用铜箔。为提升电池能量密度和安全性以及降低成本,锂电池用集流体正在向高密度、轻薄化、高抗拉强度、高延伸率等方向发展。不过受制于其材料的物化属性,纯金属箔材薄型化有限,工艺端技术路径受阻。 2)复合集流体采用“金属-高分子材料-金属”三层复合结构,通过真空蒸镀、磁控溅射等方式在高分子PET/PP膜表面形成纳米级金属,再通过水电镀将金属层沉积增厚到1μm以上,代替传统的铝箔和铜箔作为电池正负极材料,具备低成本、高安全、长寿命和高能量密度等优势。
2、近年来,由电池热失控引发的电动汽车起火自燃事故是新能源汽车安全性的核心问题之一。复合集流体中间的高分子基材具有阻燃特性,在热失控前可快速融化,电池损坏仅局限于刺穿位点形成“点断路”,并可缓解锂枝晶生长带来的压缩应力,从而延缓电池短路,因此其具备高安全性。
3、同时为提升电池能量密度,延长续航能力,近年来锂电铜箔呈现轻薄化趋势。复合铜箔中铜厚度相比6μm铜箔减少66.67%,复合铝箔中铝厚度相比10μm铝箔减少80%。复合集流体中间层采用轻量化高分子材料,重量比纯金属集流体降低50%左右,可有效提升电池能量密度;此外传统铜箔的原材料成本占比约83%,而复合铜箔原材料成本占比约31%,且受产业化初期影响设备成本占比高达50%,复合铜箔生产通过规模效应降低成本的空间更大。在技术完备条件下,复合铜箔大规模量产后有望实现4.5元每平米以下,相较传统铜箔有望实现降低40%的制造成本。
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