中國粉體網(wǎng)訊 根據(jù)封裝形式的不同,,鋰離子電池可分為3類:采用不銹鋼材料封裝的圓柱形鋰電池,,采用鋁合金材料封裝的方形鋰電池和采用鋁塑復(fù)合膜封裝的軟封裝鋰電池,。
軟包電池結(jié)構(gòu)(來源:鄧可,,《鋰離子電池軟包裝鋁塑復(fù)合膜綜述》)
軟封裝鋰電池由于其形狀和尺寸具有靈活性,,可以滿足更高的能量密度要求,適應(yīng)電池“更薄”和“更小”的發(fā)展趨勢,。近年來,中國3C市場火熱,新能源汽車市場方興未艾,,強(qiáng)勁的下游需求帶動(dòng)了鋰電池產(chǎn)銷量的持續(xù)增加,,尤其是軟封裝鋰電池需求的持續(xù)增加,作為軟封裝鋰電池包裝材料的鋁塑復(fù)合膜開始受到人們越來越多的關(guān)注,。這給國內(nèi)鋁塑膜企業(yè)提供了巨大的發(fā)展機(jī)會(huì),,相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)也成呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。
鋁塑膜結(jié)構(gòu)組成
鋁塑膜軟包裝可分為三層,,層與層之間通過粘合劑進(jìn)行結(jié)合,。
鋁塑膜結(jié)構(gòu)(來源:陳偉等,《軟封裝鋰電池鋁塑膜成形性能研究進(jìn)展》)
內(nèi)層-多功能層(厚度40μm~80μm)
內(nèi)層是針對鋰離子電池中電解液設(shè)計(jì)的,,在化學(xué)穩(wěn)定性方面具有比較好的作用,。作為穩(wěn)定的復(fù)合層和熱封層,采用較多的是聚丙烯,、聚乙烯,、乙烯丙烯酸共聚物、聚丙烯或者離子交聯(lián)聚合物樹脂等薄膜材料,,可提高包裝材料的耐電解液性能,,保證最終電池的性能,使用壽命更長,。
中間層-阻隔層(厚度35μm~40μm)
中間層鋁箔為阻隔層,,主要作用為阻隔水分進(jìn)入電池內(nèi)部和電解液從內(nèi)部滲出,需要具備良好的阻隔性能,、冷沖壓成形性能及雙面復(fù)合性能,。
外層-保護(hù)層(厚度15μm~25μm)
外層之所以被稱為保護(hù)層,是因?yàn)槭褂玫耐鈱硬牧暇哂泻芎玫啬蜔嵝裕囟葹?60℃±15℃),、耐磨性,、防穿刺性和抗折彎性,因此對阻隔層具有很好的保護(hù)作用,。另外對冷沖壓成型性和印刷性也有一定的要求,。考慮到外層材料的成本問題,,通常我們會(huì)選用聚酯和尼龍有色金屬加工薄膜材料,。
鋁塑膜生產(chǎn)工藝
在生產(chǎn)中,鋁塑膜主要采用的工藝分為干法和熱法,。干法工藝是將鋁和聚丙烯用粘合劑進(jìn)行粘結(jié),,然后在干壓的狀態(tài)下合成;熱法工藝是用聚丙烯多孔發(fā)泡材料將鋁和聚丙烯粘結(jié),,在經(jīng)過緩慢升溫升壓,,熱壓的狀態(tài)下合成,。
干法工藝路線(來源:陳偉等,《軟封裝鋰電池鋁塑膜成形性能研究進(jìn)展》)
干法鋁塑膜主要優(yōu)點(diǎn)是深沖成型性能好,、抗短路性能優(yōu),、表面缺陷少,且制造速度快,,程序簡單,,成本低。但其剝離力小,,耐電解液和抗水性等性能需要加入特殊膠粘劑得以保證,。
熱法工藝路線(來源:陳偉等,《軟封裝鋰電池鋁塑膜成形性能研究進(jìn)展》)
熱法工藝生產(chǎn)的鋁塑膜,,其鋁層與聚丙烯層之間的結(jié)合力大,,防止電解質(zhì)溶脹和內(nèi)表面層脫落的能力得到提高。但是,,這種特殊處理的粘結(jié)劑需要經(jīng)過較高的溫度將其熔化才能起到粘結(jié)作用,。由于各材料收縮系數(shù)的差異,冷卻過程中容易出現(xiàn)向內(nèi)卷曲的現(xiàn)象,,外觀和裁切性能較差,。此外,加熱使材料脆化,,其深沖成型性能差,,抗短路性能差,且制備工藝相對復(fù)雜,。
綜上,,干法復(fù)合工藝在制備鋁塑膜過程中更為常見,應(yīng)用也更加廣泛,,如手機(jī)電池等需求高能量重度的電池上,,電動(dòng)車等大倍率、高容量的動(dòng)力電池上,;熱法復(fù)合一般只應(yīng)用于對電池容量要求不高的3C等領(lǐng)域,。
鋁塑膜競爭市場
鋰電池用鋁塑復(fù)合膜技術(shù)壁壘非常高,國內(nèi)企業(yè)在鋁塑膜上游尼龍,、CPP,、壓延鋁箔、粘結(jié)劑等原材料端就被“卡脖子”自給不足,,即便近年高端尼龍技術(shù)已被突破,,但成本端較高的CPP、鋁箔仍然依賴進(jìn)口,,而這正是國內(nèi)市場被國外企業(yè)長期占據(jù)的關(guān)鍵原因,。目前國產(chǎn)鋁塑膜主要應(yīng)用于中低端3C消費(fèi)電子領(lǐng)域,,高端3C消費(fèi)電子鋁塑膜和動(dòng)力軟包電池鋁塑膜所用的原材料仍然由國外企業(yè)提供,高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口程度較高,。大日本印刷,、昭和電工,、栗樹化學(xué)等日韓企業(yè),,占據(jù)了全球70%以上的市場份額,已在全世界形成生產(chǎn)和技術(shù)壟斷,。
新能源汽車的發(fā)展將成為鋁塑膜產(chǎn)業(yè)景氣度提升的重要推動(dòng)力,,鋁塑膜國產(chǎn)替代空間巨大。其中一個(gè)原因是日韓企業(yè)現(xiàn)有鋁塑膜產(chǎn)能有限,,且擴(kuò)產(chǎn)速度慢,,產(chǎn)能釋放跟不上全球軟包行業(yè)的迅猛發(fā)展;同時(shí),,日韓企業(yè)與國內(nèi)客戶的配合度低,,國產(chǎn)廠家相較之下配合度更高,在供應(yīng)鏈安全性上具有優(yōu)勢,。
目前,,越來越多的國內(nèi)企業(yè)開始著手布局鋁塑膜行業(yè),逐漸在鋁塑膜技術(shù)上取得進(jìn)展與突破,。據(jù)了解,,紫江企業(yè)、新綸新材,、道明光學(xué)等已公告通過動(dòng)力類客戶認(rèn)證,,明冠新材、璞泰來,、華正新材多家企業(yè)正在驗(yàn)證過程中,,而在巨大的降本壓力下,軟包電池廠商開始嘗試具備較大價(jià)格優(yōu)勢的國產(chǎn)鋁塑膜產(chǎn)品,。高工產(chǎn)研鋰電研究所(GGII)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,,2022年中國鋰電池用鋁塑膜需求量有望超2億平米,同比增長將超40%,;同時(shí)鋁塑膜國產(chǎn)化率在逐步上升,,2022年,我國國產(chǎn)化率有望超過60%,,而在2020年我國鋁塑膜國產(chǎn)化率不足30%,。
參考資料:
1、陳偉等,,《軟封裝鋰電池鋁塑膜成形性能研究進(jìn)展》
2,、鄧可,,《鋰離子電池軟包裝鋁塑復(fù)合膜綜述》
3、上海證券報(bào),,《鋰電軟包催熱鋁塑膜市場上市公司紛紛擴(kuò)產(chǎn)抓機(jī)遇》
4,、財(cái)聯(lián)社,《鋰電材料國產(chǎn)化“最后的高地”,?鋁塑膜國產(chǎn)化率將達(dá)60%動(dòng)力領(lǐng)域成爭奪“重地”》
5,、GGII,《2022年鋁塑膜國產(chǎn)化率或超60%》
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安)
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