電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
在能量密度提升的要求下，主流動力電池企業完成了輕薄銅薄的快速切換，6μm極薄鋰電銅箔的市場占比快速提升，更薄的4μm銅薄也進入了量產階段，鋰電銅箔越來越薄。
12月17日，利元亨·2019年高工鋰電&電動車年會在深圳機場凱悅酒店持續舉行。
在下午的動力電池專場三：應對高能量密度的材料創新中，諾德股份常務副總裁陳郁弼發表“高能量密度+高安全需求下銅箔產品的演化”的主題演講，分享鋰離子電池用銅箔性能的提升方向以及下一代鋰電銅箔技術相關信息。
“2017-2018年我們還在高工鋰電年會上討論8μm鋰電銅箔在動力電池上的使用情況，2019年6μm銅箔已經成為了市場主流，2020年應當就是4μm銅箔了。”陳郁弼表示，長續航（電池高能量密度）及電池高安全成為新能源汽車近年來發展主要方向。而作為負極集流體的銅箔的厚度、抗拉強度、延伸率、厚度均一性等因素將對電芯能量密度、制成良品率、電池循環壽命等性能萌生筆直影響。
動力電池市場快速發展帶動鋰電銅箔需求快速上升，2018年全球鋰電銅箔產量14.6萬噸，預計2019年產量達17萬噸。
GGII預計，到2020年，中國動力電池產量將超過158.8GWh，如果6μm銅箔實現80%切換，按照1GWh需用量6μm銅箔500-600噸來計算，屆時對6μm鋰電銅箔的需求將達到6.3萬-7.6噸。以現階段各家產能釋放情況來看，市場缺口或將增大。
當前，主流電池企業主要使用9-6μm電解銅箔，部分超薄銅箔（4-6μm）已經進入小批量供貨階段。
切換超薄銅箔的大背景是，使用薄型化銅箔可以筆直提升電芯3%-5%的能量密度，在電芯體積不變的條件下，銅箔越薄，活性材料的用量空間越大。
陳郁弼指出，當前銅箔性能提升方向體今朝：提高抗拉強度、提升延伸率、面密度一致性、厚度（提升電池能量密度）、潤濕性、抗氧化性等方面。
目前鋰電銅箔已經發展出了超薄厚度（4-6μm）、高抗拉、高延展等批量化高技術附加值產品，以滿足電池性能提升需求。其中銅箔由8um降低到6um，可提升電芯能量密度約5%。
不過，陳郁弼表示，鋰電銅箔使用并不是越薄越好，需要保證電池的安全性。
因此銅薄企業需要與電池企業深度合作，包括銅箔的選擇與電池設計、制程工藝及性能定位相互匹配等。
為了保障電芯的安全性能，電磁對銅箔提出了更高的要求，例如提高改善抗拉特性及延伸率等。
在提高銅箔抗拉性方面，可通過調整生箔添加劑方案及生箔工藝，改善了金屬銅晶粒大小，提高銅箔抗拉強度，保持了較好的延伸率。
與此同時，鋰電銅箔的一致性筆直影響鋰離子電池涂布的一致性，進而影響鋰離子電池的性能發揮及循環壽命。銅箔加工非得要求縱向及橫向面密度以及抗拉強度的一致性。因此對銅箔的一致性要求也會越來越高。
在下一代鋰電銅箔技術方面，陳郁弼指出，雖然目前6um銅箔已經成為了動力市場主流，但是4μm銅箔減薄能保持較低內阻，相比6μm銅箔可進一步提升鋰離子電池提高5%的能量密度。
當前4um超薄銅箔已經進入量產階段，在常溫上具有高抗拉強度特性，在電池制造過程中有出色的可操作性，具有避免皺褶、泡泡沙、撕裂等涂布優勢；抗拉強度較強的情況下仍能保持高延伸的特性，可遏制電池充放電中的銅箔斷裂現象。
除了超薄銅箔之外，微孔銅箔作為一種新型銅箔，具有質量輕、柔軟度高等優勢，對于提升鋰電池比能量和充放電倍率具有顯著效果。其在鋰電的性能優點有待進一步發掘，但其抗拉伸強度、延伸率、抗氧化性能等還需進一步提高。
目前，諾德股份的4.5μm一般抗張銅箔已開始小批量供應客戶；高抗張產品已完成送樣，客戶正在驗證導入。6μm抗張≥45KG的銅箔已開始正常供應客戶，同時延伸率可≥8%。打孔銅箔已實現批量穩定加工，主要使用于固態電池，可幫助提高20%能量密度。
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