复合集流体是锂电池行业重要发展方向,市场潜力巨大
一、复合集流体是什么?
集流体是锂(钠)电池中的关键材料之一,在锂(钠)离子电池中既充当正、负极活性物质的载体,又充当其电子流的收集与传输体。然而传统集流体厚度较厚、重量较重、料用量较大、抗拉强度和延展性有限,随着锂(钠)离子电池性能、成本不断优化,需要新型集流体材料来满足锂(钠)离子电池升级对集流体提出的更高要求。
目前最具有创新性以及实用性的改进是将集流体设计成“金属-塑料-金属”的具有三明治结构的复合集流体,通常包括复合铝箔和复合铜箔。复合集流体中间层采用轻量化高分子材料,假设采用PET材料,其密度为1.37g/cm3,铜的密度为8.96g/cm3,重量比纯电解铜箔低50%左右;能够有效减轻电池的重量,同时,随着重量占比降低、电池内活性物质占比增加,能量密度可逐步提升。同时高分子材料具备不易断裂的特性,降低了毛刺刺穿隔膜并与电极接触的风险;而高分子基材具有阻燃特性,能有效阻止了电池的穿刺和内短路现象,带来安全性能的提升。
二、复合铝箔具备多项优点,是锂电池正极材料的重要发展方向
在电池应用中,复合铝箔具有良好的导电性和耐腐蚀性。其较轻的重量对于追求轻量化的消费电子产品、电动汽车、储能等领域具有重要意义。同时,复合铝箔在一定程度上也能提高电池的安全性,特别是在防止电池内部短路引发的安全问题方面发挥积极作用。在一些特定的电池体系中,复合铝箔能够更好地适应正负极材料的特性,提高电池的整体性能,随着技术工艺的不断升级以及下游市场需求的攀升,复合铝箔正逐步成为锂电池复合集流体材料的重要发展方向。
复合铝箔相于比传统铝箔:1)优势在于更安全、减重、减薄、能量密度高、工艺流程短等,减重方面,由于PET/PP的密度是1.38/0.9g/cm3,小于铝的2.7g/cm3,相同厚度下质量降低32%/45%,生产每GWh锂电池所需用量降低19%/35%;2)缺点在于制造成本较高,且铝层更薄导致电导率较低、容易发热。
三、复合铝箔产业尚处蓝海阶段,市场潜力巨大
复合集流体的三明治结构可以有效减轻集流体重量,并减小厚度,从而提高电池的能量密度。同时,复合集流体内部的塑料的可拉伸性使得电池在受到机械滥用时,包裹在尖端外,变得电绝缘。并且,为了在热失控触发前破坏电池正常工作,还可以在夹层中添加阻燃剂或者自毁剂,将添加剂与电解质隔离,在不影响电池正常工作下,进一步提高安全性。
由于制造成本和技术壁垒较高,目前具备复合铝箔量产能力的企业非常少,大多处于向下游客户送样、测试阶段,因此产业尚处蓝海阶段,吸引着越来越多企业投资布局。2025年复合铝箔市场空间有望突破169亿元,市场潜力巨大。
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