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复合集流体产业化进展追踪

日期: 来源:高工锂电收集编辑:高工关注


摘要

随着下游车企对安全性、能量密度、成本等要求,推动上游材料企业技术革新,复合集流体有望替代传统集流体,随上下游产业齐步推进,复合集流体商业化应用有望迎来爆发。

 

作为一种新型材料,复合集流体备受业内关注。

 

复合集流体主要指复合铜箔、复合铝箔,通过采用“金属-高分子材料-金属”的类三明治结构,使得复合集流体在提升电池能量密度、安全性,以及降低成本方面成效显著。

 

在降低锂离子电池成本、提升能量密度与安全性上,复合集流体是未来电池领域重要技术路径之一,以复合铜箔为例,相较于传统铜箔,复合铜箔节省材料成本近40%,质量比传统铜箔轻60%,能量密度提升5-10%。

 

近年来,随着工艺技术突破,复合集流体终端应用加速。数据显示,2025年国内复合集流体市场规模有望突破290亿元,2030年复合铜箔最大市场替代空间超400亿平方米,2023-2024年有望批量商业化应用。

 

在复合集流体产业链分工上:

 

上游包含PET、PP、PI等基膜材料企业,以及磁控溅射设备、蒸镀设备、水电镀设备等设备企业。

 

基膜材料上,考虑成本和性能,国内主要采用PET材料,材料相关企业包括:

 

双星新材在PET材料上从原料端已布局专利,在开发了4.5微米基材基础上,正开发3.5微米及以下的基材。目前双星新材的强化PET材料已经批量供应客户。日前,双星新材在接收机构调研时提到,公司复合铜箔首条线已经完成安装调试产品开发对接市场,按计划复合铜箔项目中的一期设备合同已落实签订。

 

康辉新材利用恒力石化全产业链优势,卡位复合集流体基材市场。目前康辉新材自主研发的PET复合铜箔用基材具有拉伸强度高、热稳定性佳、微观平整度高等特点,多条产线具备量产4.5-6微米的PET复合铜箔用基膜能力。

 

阿石创长期深耕镀膜材料,阿石创以PET/PP等高分子材料为基材,通过PVD及电镀工艺双面沉淀金属薄膜。此前,阿石创帮助锂电龙头解决PET铜箔生产中的铜靶材问题,验证公司PET复合铜箔技术优势。

 

加工制造环节,复合铜箔包含“一步法”、“两步法”、“三步法”,复合铝箔主要运用蒸镀工艺。

 

其中,磁控溅射是复合集流体技术的核心,也成为影响复合集流体良率和性能的关键,其原理是通过氩离子轰击铜合金靶材,使靶材发生溅射,进而使铜原子或者铜离子在基膜上形成一层薄膜。

 

水电镀环节工艺相对成熟,主要通过外加电源的方式,让溶液中的铜离子在基膜一侧得到电子而还原为铜,从而增加铜层厚度。

 

从设备厂商来看:

 

东威科技称,首台真空磁控溅射双面镀铜设备正式出货。复合铜膜电镀设备包括卷式水平膜材电镀设备滚筒导电、双边夹导电两种,已与相关公司签订了供货协议。

 

腾胜科技自主研发的复合集流体真空镀膜设备经过多年研发、测试,目前已经迭代到第2.5代,公司首创的一次双面沉积技术以及低温沉积技术等多项专利技术,使得设备在各方面的性能优异。


东晟智造专业设计制造高性能的卷绕式真空镀膜机等相关设备。2019年,其首台复合铜膜用双面真空卷绕镀膜机开始制造;2021年,首台复合铝膜用双面真空卷绕镀膜机开始制造。

 

广东汇成真空经过多年技术发展和经验积累,具备了完整的真空镀膜设备研发、制造能力以及镀膜工艺开发能力。其技术实现了在2.0-4.5微米厚、宽幅600-1700MM的PET等塑料薄膜表面一次完成双面镀铜膜,能够实现高产能批量化生产,设备镀膜走速为0.5-30m/min。

 

道森股份近日表示,其研发的复合铜箔一体机生产设备项目进展顺利,其工艺采用了多次磁控溅射,将于今年一季度完成组装调试。此外,道森股份旗下子公司洪田科技计划投资2.5亿元用于先进材料及高端装备研发中心建设项目,包括复合铜箔设备研发,与诺德股份在铜箔设备技术研发、3微米等极薄铜箔产品和复合铜箔等领域全面深度合作。

 

海格锐特核心产品为磁控溅射镀膜以及蒸发镀膜设备,其近期已完成近亿元A轮融资,已与下游头部新材料企业达成合作与供货共识。

 

在中游环节,主要是复合箔材的制造厂商,随着复合集流体应用市场扩大,已经吸引众多厂商扩产、布局。

 

诺德股份表示,PET铜箔是研发方向之一。公司目前跟下游客户保持密切的技术交流,将根据客户未来对负极集流体产品的要求去做相应的产业布局。公司已经建立复合铜箔/铝箔试验线,目前处于产品送样测试阶段。

 

金美新材料专业从事多功能复合集流体薄膜材料产品研发、生产和销售,目前重庆金美复合集流体项目一期计划总投15亿元,全部满产年产能达3.5亿平方米,年产值达17.5亿元。

 

汉嵙新材是国内早期从事复合集流体产品研发的厂商之一,目前公司可以试产4.5-5微米的复合铜箔,预计生产良率可达到90%以上。

 

英联股份近日披露,公司投资30.89亿元投资新能源汽车动力锂电池复合铜箔、复合铝箔项目,项目分为2期,建设期为3年,总计投资建设100条复合铜箔和10条复合铝箔,2023年将投资建设10条复合铜箔和1条复合铝箔生产线。

 

安迈特主营锂电池复合铜箔,其通过“一次真空镀膜1000纳米金属层”的独有技术工艺,可一次很好的完成1000纳米厚度金属层的复合集流体生产,其相关产品已经进入中试和小规模量产阶段,并供货下游客户。

 

嘉元科技计划,2023年总产能在2022年基础上翻一番,达到10万吨以上,后续也将不断加大复合铜箔领域的研发布局。

 

元琛科技2022年12月宣布,公司新一代复合集流体产品正式生产,首批产品性能经检测,各项指标均达到预期,并已开启量产箔材的送样工作。

 

扬州纳力2021年投资11亿元建设了复合集流体一期项目,目前部分生产线已经开始生产;二期项目计划投资112亿元,将分三批建设。预计一期2023年可年产5亿平方米复合集流体,二期达产后可年产50亿平方米复合集流体。

 

下游终端应用环节主要在动力电池、储能等领域。

 

宁德时代提到,复合集流体技术作为一种材料创新,能够在短路时起到保险丝的作用,率先攻克了高镍三元电池内短路引发热失控的安全痛点。随着复合集流体渐成趋势,下游动力电池厂商在加快复合集流体在动力电池应用的同时,正积极配套相关技术。

 

相关专利显示,宁德时代在复合集流体电化学装置及电子装置,以及相关的极片技术上展开布局;蜂巢能源在复合集流体电池极片焊接方法、焊接设备以及电芯成芯装置上展开技术配套;国轩高科则开发了复合集流体滚焊模切一体化设备及滚焊切模方法;海辰储能申请了复合集流体及其制备方法和应用专利。

 

在此背景下,高工锂电、高工产业研究院将于3月深圳举行2023高工锂电复合集流体产业峰会,峰会主题为“跨越从0到1 开启变革时代”,敬请关注。

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