復(fù)合集流體熱度持續(xù)升溫

摘要

作為鋰電賽道最受關(guān)注的細(xì)分領(lǐng)域之一，復(fù)合集流體已經(jīng)迎來(lái)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵關(guān)口。

作為鋰電賽道最受關(guān)注的細(xì)分領(lǐng)域之一，復(fù)合集流體熱度持續(xù)升溫。

從下游需求來(lái)看，復(fù)合銅/鋁箔因具備高安全、長(zhǎng)壽命、低成本、強(qiáng)兼容特點(diǎn)，成為極具潛力的新型箔材。通過(guò)“金屬層-高分子支撐層-金屬層”的三明治結(jié)構(gòu)，復(fù)合集流體能夠在電芯系統(tǒng)短路時(shí)起到保險(xiǎn)絲的作用。

相比于傳統(tǒng)箔材，復(fù)合銅/鋁箔更利于減薄降重并提升安全性，其中，復(fù)合銅箔顯著降低了銅材的使用比例，帶來(lái)成本降低。

時(shí)間劃至2024年，復(fù)合集流體已經(jīng)迎來(lái)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵關(guān)口。

一方面是，復(fù)合集流體企業(yè)已經(jīng)掀起擴(kuò)產(chǎn)潮，從設(shè)備到產(chǎn)線，從產(chǎn)品驗(yàn)證到商業(yè)裝車，復(fù)合集流體的閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈已呈現(xiàn)多點(diǎn)開花的局面。

去年6月，搭載寧德時(shí)代麒麟電池的極氪001千里續(xù)航套裝實(shí)現(xiàn)交付，該電池使用的NP2.0技術(shù)主要依靠復(fù)合集流體實(shí)現(xiàn)。更早之前的3月，廣汽埃安發(fā)布的彈匣電池2.0，同樣采用的是復(fù)合集流體材料，并通過(guò)了軍標(biāo)級(jí)槍擊測(cè)試。

據(jù)高工鋰電不完全統(tǒng)計(jì)，2023年進(jìn)行復(fù)合集流體產(chǎn)能規(guī)劃及開工的項(xiàng)目投資超過(guò)229億元，規(guī)劃產(chǎn)能超過(guò)30億平方米/年。

市場(chǎng)數(shù)據(jù)亦顯示，復(fù)合集流體正處于從0到1的關(guān)鍵關(guān)口，隨著下游市場(chǎng)高安全性、高能量密度的需求，2025年復(fù)合集流體市場(chǎng)有望超過(guò)290億元。

但另一方面，從目前復(fù)合集流體生產(chǎn)工藝變化來(lái)看，真空磁控濺射、真空蒸鍍、水電鍍等一步法、兩步法、三步法交織，不同的生產(chǎn)工藝仍存在不少技術(shù)瓶頸。

在實(shí)際的鍍膜中，磁控濺射的密度過(guò)低，無(wú)法對(duì)聚合物膜材進(jìn)行有效活化，導(dǎo)致銅膜和聚合物基體結(jié)合力差，濺射銅種子層中，高溫金屬熔融物易熔穿箔材形成穿孔；在真空蒸鍍中，金屬蒸汽轉(zhuǎn)化為固態(tài)存在密度差、薄膜附著力小等問(wèn)題；水電鍍存在顆粒、表面紋理不一的同時(shí)，過(guò)多的電解液對(duì)環(huán)境影響較大。

不僅僅是設(shè)備工藝問(wèn)題，在基膜材料選擇上，PP/PET/PI的選擇在業(yè)內(nèi)尚未達(dá)成共識(shí)，而基材的選擇又直接影響到成品技術(shù)路線和應(yīng)用選擇。

高工鋰電注意到，攻克復(fù)合集流體產(chǎn)業(yè)化技術(shù)難關(guān)，匯成真空基于多年的Know-how積累，成為國(guó)內(nèi)少數(shù)復(fù)合銅箔高產(chǎn)能批量化生產(chǎn)的設(shè)備企業(yè)。

截至目前，匯成真空在復(fù)合集流體領(lǐng)域已構(gòu)建了完整的產(chǎn)品矩陣，在鍍膜設(shè)備上已形成了磁控濺射光學(xué)鍍膜設(shè)備、磁控濺射卷繞鍍膜設(shè)備、蒸發(fā)卷繞鍍膜設(shè)備等多場(chǎng)景應(yīng)用設(shè)備，助力復(fù)合集流體商用加速度。

全干法一步鍍膜出擊

在鋰電產(chǎn)業(yè)高品質(zhì)、大規(guī)模交付標(biāo)準(zhǔn)下，新材料的延展性、導(dǎo)電性、耐受性、抗氧化腐蝕僅是基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。在更高維度層面，保證電芯體系的穩(wěn)定性，滿足電池廠商ppb級(jí)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)下穩(wěn)定交付才是產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。

在復(fù)合集流體工藝生產(chǎn)中，主流工藝有磁控濺射、真空鍍膜和水電鍍，基于不同生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，復(fù)合銅箔普遍采用干法+濕法的兩步法。通過(guò)磁控濺射在PET/PP基材上鍍上一層銅膜，實(shí)現(xiàn)薄膜表面金屬化，再通過(guò)電鍍工藝加厚銅膜以達(dá)到電芯生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

不過(guò)，匯成真空副總經(jīng)理李志方表示，隨著磁控濺射環(huán)節(jié)的成本下降以及效率提升，全干法一步制造復(fù)合銅箔是未來(lái)的必然趨勢(shì)。

針對(duì)行業(yè)普遍存在的穿孔、銅膜結(jié)合力差導(dǎo)致的鍍膜設(shè)備走速低等問(wèn)題，匯成真空已進(jìn)行了針對(duì)性的工藝迭代，持續(xù)挺進(jìn)一步法工藝。

通過(guò)高能量低密度氬離子轟擊、刻蝕與清洗，再將銅金屬注入柔性有機(jī)薄膜基底，形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，匯成真空攻克了銅箔界面結(jié)合強(qiáng)度瓶頸，并保持了銅箔界面的長(zhǎng)期完整性。

另一方面，匯成真空還通過(guò)氬離子周期性刻蝕疊加電離度金屬銅原子沉積，對(duì)銅箔進(jìn)行致密化，減少銅膜穿孔風(fēng)險(xiǎn)。氬離子刻蝕過(guò)程中粗化了導(dǎo)電集流體表面，使其充分與活性物質(zhì)接觸，提高導(dǎo)電性。配合匯成真空一次性完成的PET/PP雙面鍍膜卷繞設(shè)備，生產(chǎn)效率大幅提升。

以匯成真空研發(fā)的復(fù)合銅箔PVD磁控濺射卷繞鍍膜設(shè)備為例，可實(shí)現(xiàn)鍍銅3.0~4.5μm、幅寬600～1650mmPET/PP等塑料薄膜表面一次完成雙面鍍銅膜20000m，設(shè)備工藝走速0.5-30m/min。

在復(fù)合鋁箔方面，針對(duì)常規(guī)鍍膜技術(shù)存在的飛濺顆粒和針孔缺陷、高溫導(dǎo)致基膜變形、單爐熱損傷等問(wèn)題。

HCVAC自主研發(fā)了一步法PVD RTR蒸發(fā)鍍鋁膜技術(shù)，超薄復(fù)合鋁箔 PVD 蒸發(fā)卷繞鍍膜設(shè)備，實(shí)現(xiàn)在厚度4.5～6.0μm、幅寬600～1700mmPET/PP塑料薄膜表面一次完成雙面蒸鍍鋁膜，設(shè)備工藝走速10-100m/min，跨越大規(guī)模快速蒸發(fā)沉積厚鋁膜難關(guān)。

從產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程來(lái)看，相比于兩步法、三步法，一步法由于更高的集成度，更高的生產(chǎn)效率以及更環(huán)保綠色的生產(chǎn)逐漸受到業(yè)內(nèi)的認(rèn)可。伴隨著不斷的工藝升級(jí)，匯成真空一步法也將加速?gòu)?fù)合集流體產(chǎn)業(yè)化。

PVD技術(shù)國(guó)產(chǎn)化“破壁”

以真空磁控濺射為代表的高端設(shè)備，是復(fù)合集流體商用量產(chǎn)的關(guān)鍵支撐。

但真空鍍膜工藝起源于國(guó)外，以磁控濺射為代表的核心技術(shù)多掌握在美國(guó)、日本、德國(guó)等企業(yè)手中，國(guó)內(nèi)鋰電企業(yè)多依賴進(jìn)口設(shè)備。隨著國(guó)內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，這已經(jīng)帶來(lái)種種弊端。

首先，由于不掌握關(guān)鍵零部件、工藝的自主權(quán)，導(dǎo)致進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，成本居高不下；其次，國(guó)內(nèi)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)流程不匹配的問(wèn)題，導(dǎo)致交付、調(diào)試進(jìn)程慢；再者，技術(shù)迭代周期由供應(yīng)商決定，對(duì)終端市場(chǎng)的變化敏感性不足。

如今國(guó)內(nèi)鋰電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)高度成熟，從原材料到電芯制造，國(guó)產(chǎn)自主性顯著。隨著下游新能源汽車市場(chǎng)進(jìn)一步在安全性、能量密度、循環(huán)壽命等綜合性能提出要求，加之鋰電出海帶來(lái)的環(huán)評(píng)和碳足跡追蹤，適應(yīng)新的技術(shù)迭代周期，契合極限智造新形勢(shì)，在復(fù)合集流體領(lǐng)域，填補(bǔ)高端國(guó)產(chǎn)設(shè)備空白勢(shì)在必行。

匯成真空作為國(guó)內(nèi)早期進(jìn)入真空鍍膜領(lǐng)域的企業(yè)，持續(xù)專注于高性能真空鍍膜設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)，已在精密光學(xué)、平板顯示、太陽(yáng)能、半導(dǎo)體、鋰電等領(lǐng)域積累深厚專利技術(shù)，并在真空鍍膜領(lǐng)域具有完備工藝方案。

作為一項(xiàng)綜合性的研究課題，匯成真空在真空鍍膜領(lǐng)域解決了物理學(xué)、化學(xué)、結(jié)晶學(xué)、表面科學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)難題，并在機(jī)械設(shè)計(jì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電氣自動(dòng)化等領(lǐng)域積累Know-how。

經(jīng)過(guò)17余年的技術(shù)和工藝探索，匯成真空已經(jīng)擁有了一支近百人的高層次研發(fā)團(tuán)隊(duì)，掌握了磁控濺射靶設(shè)計(jì)技術(shù)、電子束增強(qiáng)離子清洗裝置技術(shù)、卷對(duì)卷真空鍍膜設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)、真空連續(xù)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)技術(shù)、超低溫成膜等核心技術(shù)，打破了制約國(guó)產(chǎn)真空鍍膜設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

憑借在真空鍍膜設(shè)備的卓越研發(fā)創(chuàng)新實(shí)力，匯成真空被廣東省科學(xué)技術(shù)廳授予“真空鍍膜應(yīng)用工程技術(shù)研究中心”，獲評(píng)“專精特新‘小巨人’企業(yè)”，并成為了“廣東省博士工作站”。

在如今鋰電出海的大趨勢(shì)下，匯成真空也將緊抓真空鍍膜設(shè)備從輸入向輸出轉(zhuǎn)向的機(jī)遇，在鋰電箔材制造上，賦能新能源變革綠色、安全、高可靠性。

審核編輯：湯梓紅