臻鋰新材程勛亮：超薄復(fù)合銅箔已完成批量測試 2025年規(guī)模化量產(chǎn)
隨著新能源汽車、消費(fèi)類電子、儲能等產(chǎn)業(yè)對鋰電需求持續(xù)擴(kuò)大，新型應(yīng)用領(lǐng)域如eVTOL快速發(fā)展，再加上國家新能源戰(zhàn)略推動(dòng)，催生企業(yè)對鋰電池要不斷進(jìn)行性能升級，進(jìn)一步提升鋰電池的能量密度、提高其安全性、降低制造成本。
集流體是鋰電池中不可或缺的重要組成部件，然而集流體在電池中并不貢獻(xiàn)容量。以負(fù)極集流體銅箔為例，它約占鋰電池總重量的10%、總成本的15%，減少銅的用量有望提升鋰電池質(zhì)量能量密度、降低原材料成本。
復(fù)合集流體提供了解決方案，它具備創(chuàng)新的“三明治”結(jié)構(gòu)，中間層為聚合物高分子基底，上下鍍層為金屬(例如銅或者鋁)，其在提高鋰電池能量密度和安全性、降低重量和材料成本等方面均有重要作用，被認(rèn)為是未來電池的關(guān)鍵組成部分。
如今復(fù)合集流體生產(chǎn)制造商大量涌現(xiàn)，爭分奪秒地?fù)寠Z前期市場。蘇州臻鋰新材科技有限公司(以下稱“臻鋰新材”)作為一家創(chuàng)新型的新材料企業(yè)，聚焦高性能、低成本涂層制備技術(shù)，不斷創(chuàng)新實(shí)踐，采用差異化打法，致力于提高復(fù)合集流體產(chǎn)品性能，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。今年上半年，臻鋰新材獲得IDG、云啟、德同數(shù)千萬元天使輪融資。
日前，在CBIS2024由臻鋰新材冠名的“電池材料迭代與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”專場主題論壇上，蘇州臻鋰新材科技有限公司研發(fā)總監(jiān)程勛亮博士發(fā)表了題為《一步磁控復(fù)合集流體助力鋰電池減重降本》的主題演講，向與會代表分享了臻鋰新材磁控濺射一步法制備復(fù)合銅箔、復(fù)合鋁箔的技術(shù)特色。在論壇同期，臻鋰新材還舉行了“臻精引領(lǐng)，鋰動(dòng)未來”新品發(fā)布會，發(fā)布了超輕薄復(fù)合集流體、涂碳復(fù)合集流體、銅鋁復(fù)合箔、真空補(bǔ)鋰負(fù)極等新產(chǎn)品和新技術(shù)。
圖為蘇州臻鋰新材科技有限公司研發(fā)總監(jiān)程勛亮博士作主題演講
01
創(chuàng)新“磁控濺射一步法”制備復(fù)合集流體，減重效果明顯
“從傳統(tǒng)銅箔到‘三明治結(jié)構(gòu)’的復(fù)合銅箔，通過銅層的減薄能實(shí)現(xiàn)降本、減重、提升電池循環(huán)壽命的效果。”程勛亮在演講中表示。關(guān)于復(fù)合銅箔的制備方法，他指出，現(xiàn)在的主流技術(shù)路線是水電鍍方式，它至少需要兩套設(shè)備來完成打底層和增厚層。而臻鋰新材的特色是業(yè)內(nèi)首家完成磁控濺射一步法技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，可在同等導(dǎo)電性要求下實(shí)現(xiàn)材料輕薄化，并具備更高的生產(chǎn)效率與良率。
在性能層面，得益于磁控濺射精細(xì)化鍍膜技術(shù)，能有效解決鍍層致密性不足、與膜基結(jié)合力較弱、A/B方阻偏差大等行業(yè)卡脖子難題;在成本層面，能有效提升生產(chǎn)效率和良品率，實(shí)現(xiàn)材料成本顯著降低。此外，干法工藝對環(huán)境更友好，占地面積小利于擴(kuò)大量產(chǎn)。
磁控濺射技術(shù)生產(chǎn)卷對卷的復(fù)合銅箔遇到的最大挑戰(zhàn)是高溫?zé)?/strong>，磁控會產(chǎn)生高溫，而基膜不耐高溫。程勛亮表示，“臻鋰新材憑借在上海交通大學(xué)近20年的技術(shù)積累，已實(shí)現(xiàn)了核心部件的自主設(shè)計(jì)，最終形成了高速低溫的磁控濺射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了沉積速率的顯著提升，解決了生產(chǎn)效率問題。”
程勛亮進(jìn)一步介紹了超薄復(fù)合銅產(chǎn)品相關(guān)電池驗(yàn)證評測結(jié)果。以單側(cè)純鍍銅0.7μm(ZMLC-25序列)的復(fù)合銅箔為例，相比傳統(tǒng)6μm純銅箔減重60%以上，在負(fù)極片中減重約15%，反映在電芯上可以提升質(zhì)量能量密度4.5%以上。另一超單側(cè)鍍銅厚度0.4μm(ZLMC-50)的超薄復(fù)合銅集流體，有效提升電芯質(zhì)量能量密度>5.5%。研究結(jié)果表明超薄款復(fù)合銅箔，相比傳統(tǒng)6μm銅箔以及目前主流的單側(cè)鍍層1.0～1.2μm的復(fù)合銅箔具備更高性價(jià)比，且綜合性能相當(dāng)(包括倍率性能、循環(huán)性能等)。就復(fù)合銅箔導(dǎo)致電芯內(nèi)阻增加的問題，程勛亮提出一系列解決方案，其中包括表面涂碳、表面粗糙化處理、極耳加寬、極耳增厚、全極耳設(shè)計(jì)等，并一一展示了相關(guān)電池驗(yàn)證結(jié)果，得到與會代表們的熱烈討論。
據(jù)了解，臻鋰新材的核心團(tuán)隊(duì)均來自于上海交通大學(xué)。其“磁控濺射一步法”制備技術(shù)源于上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院涂層技術(shù)小組的研究，該小組成立于2005年，聚焦高性能低成本涂層制備技術(shù)的研究。此后數(shù)年間，臻鋰新材的核心團(tuán)隊(duì)圍繞鋰電池關(guān)鍵材料的先進(jìn)制備技術(shù)，開展關(guān)鍵難點(diǎn)攻關(guān)，并于2022年取得技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)了第一代復(fù)合集流體產(chǎn)品制備。
值得一提的是，今年上半年，臻鋰新材宣布完成數(shù)千萬元天使輪融資。本輪融得的資金將主要用于2.0代設(shè)備投產(chǎn)、設(shè)備核心部件改造及研發(fā)生產(chǎn)等。據(jù)悉，臻鋰新材超薄復(fù)合銅箔5月開始批量送樣，得到頭部客戶正面反饋，目前已部分完成測試，并計(jì)劃于明年實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)。
“磁控技術(shù)除了可以做復(fù)合銅箔、復(fù)合鋁箔，還適用于其他新技術(shù)開發(fā)。”程勛亮表示，最近臻鋰新材也在配合一些電芯廠做鍍鋰的預(yù)研，比如負(fù)極預(yù)鋰化、超薄鋰金屬負(fù)極等。“未來臻鋰新材將不斷通過技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)行業(yè)降本增效，助力鋰電新能源行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。”
02
“蟬翼”“鱗甲”“創(chuàng)見”系列新產(chǎn)品、新技術(shù)問世
峰會期間，臻鋰新材還舉行了“臻精引領(lǐng)，鋰動(dòng)未來”新品發(fā)布會，臻鋰新材董事長兼總經(jīng)理李驍博博士發(fā)布了“蟬翼”系列復(fù)合銅箔及涂碳復(fù)合銅箔、“鱗甲”系列復(fù)合鋁箔及涂碳復(fù)合鋁箔、“創(chuàng)見”系列銅/鋁復(fù)合箔及一體化鋰箔等新產(chǎn)品、新技術(shù)。
圖為臻鋰新材董事長兼總經(jīng)理李驍博博士介紹新產(chǎn)品
>>>“蟬翼”系列復(fù)合銅箔及涂碳復(fù)合銅箔
該系列產(chǎn)品主打“輕薄”，面向不同市場需求、不同的細(xì)分場景匹配有多個(gè)序列的產(chǎn)品。
第一款：“蟬翼”59系列產(chǎn)品。該款產(chǎn)品以4.5μm的聚合基膜作為基材，表面進(jìn)行0.7um的涂層，總厚度是5.9μm。其相較于傳統(tǒng)的6μm銅箔可實(shí)現(xiàn)減重65%，同時(shí)適用的充放電倍率性能達(dá)到3C范圍。
第二款：“蟬翼”59+系列產(chǎn)品。該款產(chǎn)品是在“蟬翼”59的表面再進(jìn)行1μm的涂碳層制備而成，倍率性能可以提升至5C。據(jù)介紹，該款產(chǎn)品主要是為滿足更高的電池能量密度、更快的充放電及更長的充放電循環(huán)壽命需求而推出。
此外，面向?qū)﹄姵乇旧沓浞烹娝俾室蟛桓叩膱鼍埃殇囆虏倪€能提供更薄的箔材。例如，可將表層的涂層厚度進(jìn)一步減薄到0.4μm，總厚度為5.3μm，其相較于傳統(tǒng)箔材，實(shí)現(xiàn)減重75%，減薄12%，適用的倍率場景約為2C。
>>>“鱗甲”系列復(fù)合鋁箔及涂碳復(fù)合鋁箔
第一款：“鱗甲”85系列產(chǎn)品。該款產(chǎn)品以6μm的聚合材料作為基膜，在表面應(yīng)用1μm涂層的制備。其相較于傳統(tǒng)12μm的鋁箔，能實(shí)現(xiàn)減重58%，減薄34%。同時(shí)，它的倍率范圍可以做到2C，表面完全是零針孔、零顆粒的狀態(tài)。
第二款：“鱗甲”85+系列的產(chǎn)品。該款產(chǎn)品通過在復(fù)合鋁箔表面涂碳，實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)阻的降低以及倍率的提升，其倍率范圍、倍率性能可提升至4C。
第三款：最新系列產(chǎn)品“鱗甲”65。該款產(chǎn)品以4.5μm聚合基材作為基底，在表面進(jìn)行1um的涂層之別，總的厚度是6.5um，相較于傳統(tǒng)鋁箔，可實(shí)現(xiàn)減重65%，減薄46%，滿足的倍率范圍約為2C。
>>>“創(chuàng)見”系列銅/鋁復(fù)合箔及一體化鋰箔序列產(chǎn)品
面向未來固態(tài)電池領(lǐng)域，臻鋰新材基于自身涂層技術(shù)優(yōu)勢，積極進(jìn)行前瞻性技術(shù)研發(fā)和布局。例如銅/鋁復(fù)合箔、一體化鋰箔等序列產(chǎn)品。
本場新品發(fā)布會，臻鋰新材共發(fā)布了以上三款系列產(chǎn)品。面向當(dāng)前材料體系，臻鋰新材主推的材料以“蟬翼”系列復(fù)合銅箔為主。同時(shí)電池中國還了解到，臻鋰新材目前已完成了“鱗甲”系列復(fù)合鋁箔的開發(fā)，預(yù)計(jì)將在2025年Q2正式推出。面向未來固態(tài)電池領(lǐng)域，臻鋰新材預(yù)計(jì)將在2026年推出銅鋁復(fù)合箔以及一體化鋁箔“創(chuàng)見”序列的產(chǎn)品，以滿足未來在固態(tài)電池當(dāng)中減薄以及提升電池壽命的需求。
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