复合铜箔有哪些优势?

复合铜箔有哪些优势?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/07/28 15:46

复合铜箔相比传统铜箔优势突出。

锂电池铜箔是锂电池负极材料集流体的主要材料。集流体的作用是将电池活性物 质产生的电流汇集起来,以便输出较大电流。锂电池的生产工艺、成本和性能与作为 集流体的锂电池铜箔密切相关。根据锂电池的工作原理和结构设计,负极材料需涂覆 于集流体上,经干燥、辊压、分切等工序,制备得到锂电池负极片。为得到更高性能 的锂电池,集流体应与活性物质充分接触,且内阻应尽可能小。锂电池铜箔由于具有 良好的导电性、质地较软、制造技术较成熟、成本优势突出等特点,是锂电池负极集 流体的首选。

铜箔生产分为溶铜造液、生箔制造与防氧化处理、分切包装三个环节。集流锂电 池铜箔以纯铜与硫酸为原材料,在生产中分为溶铜造液、生箔制造与防氧化处理、分 切包装三个环节。首先,将铜与硫酸反应生成硫酸铜溶液,再经过滤、净化、调温等 工艺,制备出高纯度电解液,然后再对电解液进行电解生成原箔,对原箔进行酸洗和 表面防氧化处理后卷绕为铜箔卷,最后进行分切包装制成铜箔。

在确保安全性前提下,锂电池铜箔约薄越好。对于锂电池铜箔而言,厚度为其主 要性能指标之一,厚度越薄,单位面积铜箔质量越轻,电池能量密度越高;但随着锂 电池铜箔产品厚度变薄,产品单位宽度抗张能力与箔面抗压变形能力降低,铜箔断裂 或出现裂缝的可能性相对较大,可能影响锂电池的安全性。为此,在确保电池安全性 的前提下,锂电池铜箔厚度越薄,质量越轻,单位质量电池所含有的活性物质越多, 电池容量越大。此外,铜箔厚度的均匀性、抗拉强度、表面润湿性等特性,都决定着 锂电池铜箔能否商用,对其容量大小、良品率的高低、电阻的大小、使用寿命具有直 接影响。

锂电铜箔厚度越薄,技术含量越高。根据中一科技招股说明书,公司双面光 4.5μm 和双面光 6μm 锂电铜箔产品具有较良好的综合物理特性,适用于较高质量锂离 子电池制造,但生产难度和工艺成本与双面光 7-12μm 和单面光锂电铜箔产品相比较 高,因而主要用于要求较高的新能源汽车用动力电池领域。双面光 7-12μm 主要应用 于未对锂电铜箔性能有较高要求的场景。

2021-2025 年全球锂电铜箔需求 CAGR 达 44%,薄铜箔渗透率持续提升。根 据嘉元科技第二轮审核问询函之回复报告援引 GGII、Marklines、SNEResearch 等数据,2021 年全球锂电池铜箔需求量约为 29.68 万吨,2025 年将增长至 126.08 万吨,CAGR 达 44%。其中 8µm 及以上厚度锂电铜箔占比将从 44%下降 至 19%,4.5µm 及以下厚度锂电铜箔占比将从 5%上升至 33%,6µm 厚度锂电铜 箔占比保持在 50%左右。

国内锂电铜箔集中度较高。根据铜冠铜箔招股说明书,诺德股份和嘉元科技在 国内锂电铜箔市场占有率较高,2018-2020 年保持在 20%以上。中一科技和铜冠 铜箔市场占有率保持在 10%左右。其他厂商市场占有率合计约在 20%-30%之间。

复合铜箔是新一代铜箔技术。根据艾邦锂电产业网,复合铜箔主要由 3 部分组 成,中间一层为 PET、PP、PI 等材质的基层薄膜,薄膜两侧为厚度 1μm 左右的 铜。复合铜箔与传统铜箔制造工艺不同。传统铜箔主要是由辊压或电解工艺生产得 到;复合铜箔是在厚度 3.5-6μm 的塑料薄膜表面采用磁控溅射或真空蒸镀的方 式,制作一层 20-80nm 的铜金属层,然后通过水电镀的方式,将金属层加厚到 1 μm,制作总厚度在 5.5-8μm 之间的复合金属箔,用以代替 6-9μm 的电解金属 箔。

与采用传统铜箔的锂电池相比,采用复合铜箔的锂电池具备以下三点优势: (1)能量密度更高;(2)安全性更强;(3)降本空间更大。 复合铜箔提供了一种不需薄化就可增加电池能量密度的方法。减轻材料重量可 提高电池能量密度。目前 1GWh 电池大概需要正负集流体各 1000 万平方米,面积 比例固定;锂电体系最好的集流体是铝和铜,密度不会改变,传统方法只能通过薄 化降低铜箔重量,增加能量密度。但越薄的铜箔抗压强度越差,不可无限制薄化。 复合铜箔中间是 4μm 薄膜,正反两面各 1μm 的铜箔,总厚度 6μm, 但重量仅 相当于 2.4μm 的传统铜箔,能在保持合理厚度的同时提升了电池的能量密度。

复合铜箔安全性强于传统铜箔。电池反复使用后,其中的金属材料会疲劳断 裂,断裂后会在边缘形成小刺,小刺方向随机,有可能刺穿隔膜,发生短路,造成 电池起火。PET 铜箔不容易断裂,即使断裂,1μm 镀铜的量也无法刺穿隔膜,可 降低短路起火的风险。

复合铜箔降本空间大。PET、PP、PI 等基层薄膜的价格比铜更低。根据艾邦 锂电产业网,复合铜箔中原材料成本占比约 40%~50%,低于传统电解铜箔的 78%。按照 2022 年 8 月铜价估算,量产后复合铜箔单位生产成本约为 3.1 元/平米 左右,低于电解铜箔成本,且随着设备环节的技术进步,成本仍有较大下降空间。

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