有專(zhuān)家指出，銅箔兼具安全性、高能量密度和低成本的優(yōu)勢(shì)，可以部分取代傳統(tǒng)電池銅箔，預(yù)計(jì)2023年下半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，2025年滲透率達(dá)到10%。大多數(shù)公司目前也在積累研發(fā)，一些制造商已經(jīng)完成了樣品生產(chǎn)和驗(yàn)證的準(zhǔn)備工作，這表明電池銅箔的大規(guī)模生產(chǎn)即將開(kāi)始。

 

什么是鋰電池負(fù)極集電器？

要想清楚了解電池銅箔，我們首先需要弄清楚什么是集電器。集電器顧名思義，是匯集電流的結(jié)構(gòu)或部件，主要指鋰離子電池上的金屬箔，也可以包括極耳。它的功能主要是形成一個(gè)較大的電流輸出到外部，內(nèi)部電阻應(yīng)盡可能小，以達(dá)到最佳效果。其作用是降低電池的內(nèi)阻，提高電池的庫(kù)侖效率、循環(huán)穩(wěn)定性和多樣性。此外，傳統(tǒng)的集電體，負(fù)極采用銅箔，正極采用碳包覆鋁箔，因?yàn)殇X和銅的導(dǎo)電性好，延展性好，相對(duì)便宜。

 

這個(gè)過(guò)程仍然是不確定的和有爭(zhēng)議的

電池銅箔行業(yè)仍處于早期階段，還沒(méi)有真正的大規(guī)模生產(chǎn)公司。主流的電池銅箔生產(chǎn)工藝尚未確定，仍存在爭(zhēng)議。目前的電池銅箔生產(chǎn)工藝主要包括一步、兩步和三步工藝。此外，目前的電池銅箔基膜主要包括PET和PP，其中PP的化學(xué)性能比PET更穩(wěn)定，但對(duì)設(shè)備的要求更高，工藝更難控制。隨著工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，在成本和產(chǎn)量上具有優(yōu)勢(shì)的工藝更有可能得到市場(chǎng)的認(rèn)可，未來(lái)不排除幾種工藝路線共存的可能性。

 

銅箔的優(yōu)點(diǎn)

有了電池銅箔，當(dāng)發(fā)生內(nèi)部短路時(shí)，復(fù)合集電體中間的聚合物層會(huì)熔化并斷開(kāi)電路，可以抑制短路電流，控制電池的熱失控，從而從根本上解決電池電芯爆炸起火的問(wèn)題。此外，該電池銅箔具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。復(fù)合集電體的重量比純金屬集電體輕50%以上，同時(shí)電池能量密度可提高5%-10%，優(yōu)勢(shì)明顯。

 

 

(一) 高安全性

帶有銅箔的電池可以通過(guò)針刺測(cè)試：帶有復(fù)合收集器的電池在針刺時(shí)不會(huì)發(fā)生熱失控，主要是因?yàn)椤?/p>

（1） 當(dāng)針刺入電池內(nèi)部，發(fā)生短路并升溫時(shí)，復(fù)合流體中間的聚合物層會(huì)熔化并斷開(kāi)電路，可以抑制短路電流并控制電池的熱失控，從根本上解決電池的爆炸和火災(zāi)問(wèn)題。

（2） 復(fù)合流體收集器被針頭刺穿時(shí)產(chǎn)生的毛刺尺寸較小，內(nèi)部短路的幾率較低。

 

(二) 低成本

銅箔在降低成本方面具有更大的潛力。對(duì)于純銅箔來(lái)說(shuō)，原材料成本相對(duì)較高。在銅價(jià)6萬(wàn)元/噸的情況下，電池銅箔的單位成本為3.7元/平（不含稅），其中銅的成本為2.85元/平，占比近77%。PET銅箔可以將銅的含量減少2/3，并且原料成本顯著下降。據(jù)估算，在80%的產(chǎn)率下，PET銅箔量產(chǎn)后的成本約為2.85元/m2，比電池銅箔（3.7元/m2）低0.85元/m2，并且隨著產(chǎn)率的不斷提高，成本將繼續(xù)下降。

 

(三) 高能量密度

銅箔在提高電池能量密度方面具有重要作用。一方面，有機(jī)材料的密度低于金屬材料的密度，這可以降低集電體的整體質(zhì)量；另一方面，電池銅箔的比例變小，厚度變薄，這進(jìn)一步降低了集電體的質(zhì)量。

 

 

測(cè)量到具有相同面積的6um PET復(fù)合電池銅箔的質(zhì)量與6um電解電池銅箔相比減少了約56.33%，這是由于與銅相比PET材料更輕。根據(jù)鋰電池能量密度的計(jì)算公式：質(zhì)量-能量密度=電池容量/電池質(zhì)量，在電池容量相同的情況下，降低質(zhì)量可以提高能量密度。結(jié)果表明，MA/MC比電池銅箔重量輕，密度低77%，能量密度高5%-10%。

 

銅箔工業(yè)進(jìn)展

從進(jìn)展來(lái)看，產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)正在積極布局PET銅箔相關(guān)領(lǐng)域，各企業(yè)普遍已完成研發(fā)積累，部分廠商已完成樣品生產(chǎn)和驗(yàn)證的準(zhǔn)備工作，電池銅箔有望在2023年實(shí)現(xiàn)批量出貨。在上游設(shè)備企業(yè)中，相關(guān)企業(yè)已經(jīng)成熟了第二代磁控濺射設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)。在中游PET銅箔生產(chǎn)商中，金美計(jì)劃生產(chǎn)3.5億平PET銅箔/鋁箔，目前已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)，并計(jì)劃批量生產(chǎn)。在下游電池制造商中，CATL和兩輪車(chē)鋰電池制造商之一的EVE已經(jīng)申請(qǐng)了復(fù)合收集器相關(guān)專(zhuān)利，為PET銅箔在鋰電池中的應(yīng)用提供了完整的下游技術(shù)支持。

 

 

到2025年市場(chǎng)預(yù)期137億

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，電池銅箔將于2023年開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化，滲透率快速提升，行業(yè)爆發(fā)式增長(zhǎng)。據(jù)計(jì)算，2023年行業(yè)產(chǎn)量預(yù)計(jì)將達(dá)到2億平，對(duì)應(yīng)17gwh電池需求，2024年預(yù)計(jì)將達(dá)到約8億平，2025年全球需求預(yù)計(jì)將達(dá)到29億平，空間137億，滲透率10%；到2025年，PET銅箔設(shè)備的全球空間將達(dá)到144億。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，到2030年，復(fù)合電池銅箔的滲透率預(yù)計(jì)將上升至22%，需求將達(dá)到192億平，市場(chǎng)空間將達(dá)到771億元，設(shè)備空間將達(dá)到188億元。

 

 

然而，盡管銅箔在安全性、成本和能量密度方面具有優(yōu)勢(shì)，但銅箔兩側(cè)的金屬層的厚度通常僅為1微米，從而導(dǎo)致高銅箔電阻和有限的過(guò)電流能力。這反過(guò)來(lái)又影響電池的整體充電和放電效率。

因此，我們認(rèn)為電池銅箔可以滿(mǎn)足2C的充放電要求，但在未來(lái)有快速充電需求的領(lǐng)域可能會(huì)對(duì)其提出挑戰(zhàn)?；谀壳暗募夹g(shù)進(jìn)步，除了純電動(dòng)4C應(yīng)用場(chǎng)景外，銅箔在儲(chǔ)能、電池交換、中低端汽車(chē)等市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力有望更大。