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复合铜箔:产业突破、市场空间、产业链及相关企业深度梳理
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2024-05-10
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1、复合集流体发展迅速,成为新一代锂电集流体
锂电集流体减薄、降本要求日益提升,催生新型集流体发展。一方面,集流体作为电
池的重要组成部分,是实现电池化学能转化为电能并对外输出的关键要素,另一方面
集流体并不贡献实际的电池容量,并且其质量约占锂电池总质量的 12%,成本约占锂
电池总成本的 8%。因此锂电池集流体重量及厚度的减小,不仅有利于提升电池活性物
质的体积,从而提升电池的能量密度,而且有利于降低集流体的原材料成本。
减薄趋势下,锂电池存在安全隐患,复合集流体材料有望打破瓶颈。越薄的锂电集流
体其抗张能力和抗压变形能力越低,箔面出现断裂或裂缝的可能性越大,从而容易引
发热失控。同时,传统集流体在受外力碰撞时容易产生毛刺,进而引发短路等安全隐
患,因此兼具安全性等优势的复合集流体有望成为未来的发展趋势。
相较于传统集流体,复合集流体在材料构成、工艺原理以及性能特点等方面均有不
同:
材料的构成上,传统集流体通常以高纯度的单金属或合金制成,比如传统铝箔由电解
铝制成,电解铝含铝量在 99.5%-99.8%之间,而复合集流体原材料包括高分子材料
(PET/PP/PI)、金属材料与粘结剂;工艺原理上,传统铝箔使用辊压方式,经过粗
轧、中轧、精轧等流程最终轧制成片材;传统铜箔主要包括延压法和电解法,前者利
用塑性加工原理通过对高精度铜带反复轧制-退火而成,后者通过硫酸铜溶液在直流电
的作用下,利用电解设备电沉积而成;而复合集流体以蒸镀、水电镀工艺为核心,利
用蒸镀、水电镀技术将金属材料涂覆到基材表面。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/89291295/bg2.jpg)
性能特点上,传统集流体内阻更小且工艺成熟,复合集流体在成本、安全性能、重量
上具有替代优势。复合集流体使用高分子材料部分替换金属材料,由于高分子材料成
本普遍低于金属材料且其电性能、化学性能、热性能、机械性能优良,因此在成本、
安全性等方面上优于传统集流体;除此之外,高分子材料重量较轻、理论减薄空间较
大,能够提高电池能量密度,增加续航能力。但是,传统集流体由于只有金属构成,
因此内阻较低,对于电子的汇集和电流传输更具有优势。
2、复合铜箔:综合优势明显,适用于对能量密度要求较高的电池产品
复合铜箔是指以高分子材料为中间层,两边分别以金属铜为镀层的薄膜材料。目前复
合铜箔中间层的主要路线包括 PET、PP、PI 三种,不同的高分子材料由于具有不同的
各项性能,因此其下游应用场景也具有差异。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/89291295/bg3.jpg)
复合铜箔在安全性能、原材料成本以及对电池能量密度提升方面优势明显,契合锂电
池集流体发展方向。复合铜箔使用高分子材料置换传统铜箔中的部分金属铜,高分子
材料相对于铜材,能够有效的增强集流体的韧性与绝缘性,减少金属铜的使用量,进
而减小集流体的厚度与重量,为正负极活性材料提供更多空间。
3、原理:“三明治”结构有效提升电池综合性能
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/89291295/bg4.jpg)
复合铜箔能够有效解决传统铜箔的成本及安全问题。复合型铜箔采用“铜-高分子材料
-铜”的“三明治”结构,较传统铜箔有着明显的优势。以 PET 铜箔为例,复合铜箔
较传统铜箔能够降低约 2/3 的金属铜使用,当产品大规模量产后,其生产成本有望大
幅降低。同时,更少的使用铜能够有效降低电池本身重量,提升电池能量密度。
复合铜箔的制作工艺是在基材为 3-8μm 厚度的高分子材料(PET、PP、PI 等)表面
通过磁控溅射的方式,制作一层 50nm 左右的金属层,从而达到基材表面金属化,形
成半成品。接着通过水电镀的方式将厚度 1μm 及以上的铜通过离子置换的方式电镀
至基材上,最终制成合计厚度约 5-10μm 的复合铜箔。
4、特点:优异的性能契合市场需求
复合铜箔更加贴近市场实际需求。传统铜箔为了保证材料的机械性能,存在理论的厚
度上限,同时更轻薄的铜箔也带来了更高昂的加工费用。随着技术迭代,复合铜箔比
传统铜箔有着更柔软的质地、更好的延展性、更优秀的抗压性能,能够帮助电池提升
能量密度、控制生产成本,更加贴合市场需求。
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