在“双碳”背景下,受新能源汽车和储能产业的发展,一种新型的电池集流体箔材——复合铝箔凭借其给电池带来的优越的安全性和质量轻等特点,成为电池技术革新的重点关注材料之一。

电池铝箔市场规模持续扩大,需求旺盛

近年来,锂电池作为目前市场上主要的动力及储能电池,全球出货量一直保持迅猛的增长,从2017年的143.5GWh增长到2021年的562.4GWh,增长接近4倍。其中,2021年中国锂电池出货量为327GWh,占同年全球约58.1%。电池铝箔作为锂电池正极集流体材料,其规模也在持续扩大。中国有色金属加工协会统计数据显示,我国2021年电池铝箔年产量约为14万吨,同比增长100%,全球总产量约为24.2吨,我国占比超过59%。据多家市场研究及证券机构预测,到2025年全球电池铝箔总需求约在80-100万吨。

电池铝箔市场走俏,不仅得益于新能源汽车和储能市场的发展,也受到钠电池发展技术杜所带动。因为铝箔在低电位下容易与锂发生合金化反应,所以锂电池只将铝箔作为正极集流体使用,负极则采用铜箔。钠电池则不同,正负极集流体均可使用铝箔。这就导致其对铝箔的需求量翻倍。随着钠电池技术发展逐步成熟,未来几年也将有望商业化。

虽然电池铝箔市场需求旺盛,但作为电池关键辅助材料,也需面对安全性及续航的问题。由此,复合铝箔,一种可以解决这些问题的新型材料引起市场强烈关注。

复合铝箔:安全性优越,质量轻有利于提高能量密度

复合铝箔是一种以高分子PET等有机高分子材料作为支撑层,在其表面沉积金属铝,镀制成“铝-PET高分子材料支撑层-铝”三明治结构的新型复合箔材。用这种材料制作成电池之后使其具有安全性高,能量密度高等特点。具体如下:

(1)改善热失控,提高电池安全性。三明治的结构让复合铝箔可实现“短路效应”,同时明显提高电池高热稳定性:当电池受到外力撞击断裂时几乎不产生金属毛刺,避免刺破电池隔膜,降低电池短路的风险,大大提升了电池安全性;另外即使是电池因穿刺等原因造成了内短路,由于复合集流体的熔断作用,使得短路不能持续,因而避免了出现电池燃烧、爆炸的风险。

(2)质量轻,有利于提升能量密度。复合铝箔在厚度不变的情况下,铝用量大幅度减少,使其质量减轻。电池内部铝使用量减少,在同样重量下能量密度得以提升,从而提升电池的续航能力。

复合铝箔的这些优点,正是传统电池铝箔所亟需解决的问题。随着新能源的发展及下游应用场景的渗透,复合铝箔有望取代传统电池铝箔,甚至延伸至更多其他领域,成为下一个新材料蓝海。

制备工艺技术要求高,镀制设备供货厂家少之又少

由于有机薄膜材料与金属铝的特性具有较大差异,因此如何在保证复合铝箔导电性能良好的情况下,让材料间紧密地结合,且成品表面无瑕疵,这就对复合铝箔的生产对技术及设备有着很高的要求。目前能提供复合铝箔制备技术及设备的厂家少之又少。据业内反馈,目前广东腾胜科技所自主研制的复合集流体真空镀膜设备可镀制,且能满足复合铝箔的量产需求。

(图片来源于广东腾胜科技官网)

据广东腾胜科技介绍,与传统的电池铝箔压延制备工艺不同,他们的复合铝箔真空镀膜设备主要是通过真空蒸镀的方法直接在有机薄膜表面进行沉积,让金属铝层最终达到所需厚度,以满足电池集流体的技术要求。复合铝箔制备采用全真空沉积的制程,流程更简单,生产过程无污染,对环保资质无要求,是真正意义上的全干法环保工艺制程。除了可量产化需求,广东腾胜科技为客户提供一次单面镀膜和一次双面镀膜等多种机型的选择。