复合铝箔的优势体现在哪?

复合铝箔的优势体现在哪?

最佳答案 匿名用户编辑于2024/04/11 10:10

复合铜箔在降低直接材料成本方面的效果优于复合铝箔。

1.复合铝箔将降低电池整体的充放电效率

厚度减薄将增大金属导体的电阻,复合铝箔由于电阻率以及厚度减薄幅度更大,电阻的增幅大于 复合铜箔。根据电阻 R 的计算公式(R=ρL/S,ρ 是电阻率,由材料性质决定;L 是长度;S 是横 截面积),厚度减薄将降低金属的截面积,增大金属导体的电阻。当铜箔中铜的厚度由原有的 6μm、4.5μm 降至 2μm,每平方米截面积的电阻分别由 2.9mΩ、3.9mΩ 增加至 8.8mΩ;当铝箔 中铝的厚度由原有的 13μm、10μm 降至 2.4μm,每平方米截面积的电阻分别由 2.2mΩ、2.8mΩ 增加至 11.8mΩ。铝箔由于电阻率更大,厚度减薄幅度更大,电阻的增幅大于铜箔。

如果铜箔或铝箔的电阻增大,电池运行时产生的热量也将相应增大,将降低电池整体的充放电效 率。根据焦耳定律,电流 i 通过导体产生的热量 Q=i²Rt,其中 t 为电流持续时间,在充、放电电流 不变的情况下,导体产生的热量 Q 与其阻值 R 成正比。如果复合铜箔或复合铝箔的阻值变为传统 铜箔或铝箔的若干倍,则在电池运行过程中,复合铜箔或复合铝箔构成的集流体产生的热量 Q 也 将变为传统铜箔或铝箔的若干倍。即集流体的阻值增大,将会增大电池内阻,使电池内的温升变 得更加严重。由于电池内部升高,并产生焦耳热,所以电池整体的充、放电效率也会降低。所谓 充(放)电率是将全部容量的电荷充(放)完所需要的时间,作为充(放)电时的标准速度;C 是形容电池充放电电流大小的专用符号,用来说明充(放)电的速度是多少。例如 2 小时率的放 电,是指用 0.5C 的电流,在 2 个小时的时间将电池全部容量放完;20 分钟率表示用 3C 的电流在 20 分钟内将电池额定电量全部放完。在高倍率充放电时,复合铜箔的性能或低于传统铜箔,因此 复合铜箔和复合铝箔或更适用于纯电动 4C 快充以外的应用场景。

2.复合铝箔的成本远高于传统压延铝箔

传统电池铝箔的完全成本约为 0.6-0.9 元/m2。以过去几年电池铝箔的主流厚度 13-15μm 测算,鼎 胜新材 2018-2021 年电池铝箔的完全成本约为 0.6-0.9 元/m2,成本的变动主要是由于铝原材料价 格的变动。

复合铝箔的设备折旧成本明显高于传统压延铝箔的完全成本。复合铝箔加工最主要的工序是采用 真空镀膜机将铝金属加热熔融至蒸发,铝原子凝结在高分子材料表面,形成极薄的铝层。真空镀 膜设备的价格不菲,广东汇成真空科技股份有限公司的复合铝箔 PVD 镀膜设备约 1300 万元,每 台设备每年的产能为 750 万平方米。真空镀膜每次镀铝的厚度是 60 nm 左右,要达到复合铝箔 1.2 μm 的铝层厚度需要反复镀膜 20 次,则每台设备每年复合铝箔的实际产量为 37.5 万平方米。 假设设备的折旧年限为 15 年,则每平方米复合铝箔的设备折旧成本约为 2.31 元,远高于传统压 延铝箔的完全成本,阻碍了复合铝箔的继续推广使用。

3.若采用复合铜箔后,再采用复合铝箔对安全性的提升较小

单独采用复合铜箔即可达到控制电池热失控的效果,再采用复合铝箔对安全性的提升较小。复合 铜箔和复合铝箔的另一大优势为安全性,复合铜箔中间为有机绝缘层,降低电池燃烧起火爆炸的 可能性。普通集流体材料穿刺时会产生大尺度毛刺,造成内短路,引起热失控,而热失控则是新 能源汽车电池爆炸起火的直接因素。复合铜箔、复合铝箔材料在受到穿刺时产生的毛刺尺寸小, 并且因为高分子材料层会发生断路效应,可控制短路电流不增大,以有效控制电池热失控乃至爆炸起火,从根本上解决了电池爆炸起火的问题。锂电池的结构来看,正极和负极交互叠置,发生 穿刺时正极和负极基本上会被同时穿刺。锂电池单独在负极采用复合铜箔,即可达到控制电池热 失控乃至爆炸起火的效果,如果正极再采用复合铝箔对继续提升安全性的作用较小。

综上所述,复合铝箔减薄了铝层的厚度,能够降低直接材料的成本;但铝层减薄后增大了电池的 内阻,将降低电池整体的充放电效率;复合铝箔的成本显著高于传统压延铝箔;若锂电池的负极 已经采用复合铜箔,则正极再采用复合铝箔对继续提升安全性的作用较小。因此,我们认为在当 前条件下,复合铝箔将不会对传统电池铝箔形成大规模替代。 电池铝箔行业被低估。历史估值水平来看,2023年 2月 10日,鼎胜新材的 TTM市盈率为 19倍, 处于近五年来的极低水平 3%分位(剔除负值后)。我们认为,在行业供需格局没有发生根本性 转变的情况下,鼎胜新材等行业龙头的业绩持续高增长,电池铝箔行业被低估。

参考报告REPORT

锂电池铝箔行业研究:需求迭代升级,方显龙头本色.pdf

锂电池铝箔行业研究:需求迭代升级,方显龙头本色。电池铝箔整体供需格局或由紧缺转向偏宽松。新能源汽车需求确定,各大电池企业开工、规划了几倍于自身已建成产能的锂电池产能。钠电池正负极均可采用铝箔作为集流体,对铝箔的单位用量将是锂电池的两倍,或将从电动两轮车、小微型电动车起逐步渗透。电池铝箔需求有望维持高增速。各龙头企业基本完成了电池铝箔生产工艺的积累,放量成功。预计2023-2024年,全球电池铝箔的供给缺口分别为-3.5~+5.8万吨、-0.6~+11.9万吨,行业整体的的供需格局或由紧缺转向小幅宽松。电池铝箔生产线可向包装铝箔转产,包装铝箔或支撑电池铝箔加工费。电池铝箔与包装铝箔的加工道次有重...

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