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锂电池铝箔: 南山铝业/鼎胜新材/东阳光科 全力加码 应对需求

2020/2/4 8:55:57 人评论 次浏览 分类:国内铝业动态

铝箔是锂电池正极中的关键材料。

根据中国知网CNKI 数据统计,1GWh 锂电池的铝箔用量在600-800 吨左右。动力电池应用分会研究部统计数据显示,2018全年我国新能源汽车动力电池装机总量为56.89GWh,那么对应配套的铝箔用量大约为3.4万-4.6万吨。随着锂电市场快速发展,业内预计到 2020 年锂电池铝箔用量将达到 8 万吨左右。


据了解,锂电铝箔可以分为动力电池箔、消费类电池箔、储能电池箔,其中动力电池箔目前需求量最大,占比超过50%,而消费类电池铝箔市场基本饱和。业内分析认为,未来的动力电池铝箔需求比例会进一步增加,储能电池铝箔也会逐渐发力。


日前,南山铝业发布公告称,公司控股子公司铝压延公司拟投资建设高性能高端铝箔生产线项目,项目总投资4.53亿元,建成后年产高档铝箔2.1万吨,其中高性能动力电池箔和数码消费类电池箔 16800 吨。


据悉,另一铝箔巨头东阳光科于今年启动了乳源精箔三期工厂建设,建设年产4万吨高精度铝箔新材料项目,主要生产新能源汽车用电池铝箔。建成投产后,乳源精箔可达到年产12万吨高端铝箔生产能力。


此前东阳光科表示,拟加强与日本最大的铝箔生产企业株式会社UACJ的合作,由双方合资公司乳源精箔投资不超过6亿元,用于建设锂电池用电池铝箔等项目。



由于看好锂电池铝箔的市场前景,国内铝箔行业龙头企业、主营空调铝箔等业务的鼎胜新材,也将重点转向锂电领域。早在去年,鼎胜新材在招股说明书中披露,IPO拟募集资金中有6亿元左右,将用于动力电池电极用铝合金箔项目,公司将新增年产 4 万吨电池光箔生产线和年产 1 万吨电池涂层箔生产线。


此前,明泰铝业在互动平台上表示,该公司电池箔和电子箔材占全部铝箔产品的比重达20%以上,并呈逐年提高态势,2018年度公司的铝箔产销量预计将达到10万吨。


据了解,生产锂电铝箔需要顶尖的技术,在吸附电池正负极材料时要达到10000米只许可断片一次,因为如果断片整条锂电池生产线产品会全部作废,所以铝箔企业如果没有过硬技术通常不敢生产,锂电池企业也不敢采用。


当前,国内电池铝箔加工业的工艺、技术装备的整体水平仍落后于国际先进水平,低附加值产品多,高附加值的产品少,大部分的企业规模小,技术创新能力不足。由于技术壁垒较高,目前全球动力锂电池用铝箔生产厂家主要集中在日本和韩国,主要有日本的东洋铝业和日立金属等。


据了解,国内除了南山铝业、东阳光科、鼎胜新材、明泰铝业外,主要还有永杰新材、福来顺、杭州五星、华西铝业、四方达、中南铝业、上海美铝,以及振鑫箔电子等铝箔供应商,而且只有少数厂家的技术指标较高。


近年来,随着锂电池技术的迅猛发展,锂电铝箔由前几年的16um降低到14um,再到12um,现在已经不少电池生产厂家已经量产使用10um的铝箔。


据悉,南山铝业现已实现批量供应 12μm 厚度电池箔,正在研发 10-9μm 产品。对于轻薄类铝箔,国内企业仍主要从日、韩、德等国进口为主,国内可以生产的企业较少,一旦成功投产,将极具进口替代优势。


锂离子电池的正极为什么用铝箔,而负极用铜箔,原因有以下三点:


一是铜铝箔导电性好,质地软,价格便宜。我们都知道,锂电池工作原理是将化学能转化为电能的一种电化学装置,那么在这个过程中,我们需要一种介质把化学能转化的电能传递出来,这里就需要导电的材料。而在普通材料中,金属材料是导电性最好的材料而在金属材料里价格便宜导电性又好的就是铜箔和铝箔。同时,在锂电池中,我们主要有卷绕和叠片两种加工方式。相对于卷绕来说,需要用于制备电池的极片具有一定的柔软性,才能保证极片在卷绕时不发生脆断等问题,而金属材料中,铜铝箔也是质地较软的金属。最后就是考虑电池制备成本,相对来说,铜铝箔价格相对便宜,世界上铜和铝元素资源丰富。


二是铜铝箔在空气中也相对比较稳定。铝很容易跟空气中的氧气发生化学反应,在铝表面层生成一层致密的氧化膜,阻止铝的进一步反应,而这层很薄的氧化膜在电解液中对铝也有一定的保护作用。铜在空气中本身比较稳定,在干燥的空气中基本不反应。


三是锂电池池正负极电位决定正极用铝箔,负极用铜箔,而非反过来。正极电位高,铜箔在高电位下很容易被氧化,而铝的氧化电位高,且铝箔表层有致密的氧化膜,对内部的铝也有较好的保护作用。


对于锂离子电池来说,通常使用的正极集流体是铝箔,负极集流体是铜箔,为了保证集流体在电池内部稳定性,二者纯度都要求在98%以上。随着锂电技术的不断发展,无论是用于数码产品的锂电池还是电动汽车的电池,我们都希望电池的能量密度尽量高,电池的重量越来越轻,而在集流体这块最主要就是降低集流体的厚度和重量,从直观上来减少电池的体积和重量。


锂电用铜铝箔厚度要求


随着近些年锂电迅猛发展,锂电池用集流体发展也很快。正极铝箔由前几年的16um降低到14um,再到12um,现在已经不少电池生产厂家已经量产使用10um的铝箔,甚至用到8um。而负极用铜箔,由于本身铜箔柔韧性较好,其厚度由之前12um降低到10um,再到8um,到目前有很大部分电池厂家量产用6um,以及部分厂家正在开发的5um/4um都是有可能使用的。由于锂电池对于使用的铜铝箔纯度要求高,材料的密度基本在同一水平,随着开发厚度的降低,其面密度也相应降低,电池的重量自然也是越来越小,符合我们对于锂电池的需求。


锂电用铜铝箔表面粗糙度要求


对于集流体,除了其厚度重量对锂电池有影响外,集流体表面性能对电池的生产及性能也有较大的影响。尤其是负极集流体,由于制备技术的缺陷,市场上的铜箔以单面毛、双面毛、双面粗化品种为主。这种两面结构不对称导致负极两面涂层接触电阻不对称,进而使两面负极容量不能均匀释放;同时,两面不对称也引发负极涂层粘结强度不一致,是的两面负极涂层充放电循环寿命严重失衡,进而加快电池容量的衰减。



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