仅3微米!“薄如蝉翼”却可承重30公斤,孝感“小巨人”秀出极薄铜箔工艺“绝活”

材料内参 2023-11-17
2483 字丨阅读本文需 6 分钟

锂电铜箔广泛应用于动力电池、储能电池、锂电池内。作为电池负极的铜箔越薄,电池能量密度就越高,续航时间也就越长。在湖北孝感的一家专精特新企业的实验室里,薄如蝉翼的铜箔产品将迎来一场有关薄度和抗拉强度的绝活大挑战。

近日,这家公司在央视财经《经济信息联播》报道的《16年深耕,薄如蝉翼!深厚技术打造极薄铜箔》消息中,其常务副总经理程世国介绍,电解铜箔这种方式上,3微米目前是公司研制的最薄的铜箔,我们还想做到更薄的载体铜箔,载体铜箔它还可以再到1.5微米,甚至1微米。

八年抗战,新赛道从无到有

湖北中一科技股份有限公司成立于 2007 年 9 月,主要从事各类单、双 面光高性能电解铜箔系列产品的研发、生产与销售,下辖云梦、安陆两 大电解铜箔生产基地。“公司前身一直是做铜加工的企业,但是做铜箔是从无到有,还是经历过一段相当艰难的过程。”公司董事长办公室主任蔡利涛回忆道。

2007年,公司领导层在经过周密市场考察以及上下游供应链调研后,决定瞄准新赛道——生产铜箔。“那个时候,铜箔产品的加工费高达10多万元每吨,但是国内能生产铜箔产品的企业不多,国内市场大量需要依赖进口,市场潜力巨大。”公司负责人说道。

看准方向,从零开始,说干就干!但是,从铜产品初加工切换到高科技的铜箔生产领域,这样大幅度的“跨界”之路必然布满荆棘。

配方一直试验、调整,设备不停更换、改造,技术不断摸索、更新,人才坚持培养、引进……“铜箔的生产需要控制的点非常细化,电流、浓度、温度、湿度、转数、应力、张力、时间等,都有严格的指标,不得有一丝偏差,否则就会有很大程度的试错成本。”公司技术人员介绍说道。这期间,在历经无数次的试错过程以及无止境的研发投入后,2015年,公司终于实现扭亏为盈。

目前,公司主要从事各类单、双面光高性能电解铜箔系列产品的研发、生产与销售,主要产品可被分类为锂电铜箔和标准铜箔。根据应用领域的不同,公司的产品可以分为锂电铜箔和标准铜箔,产品广泛应用于新能源汽车动力电池、储能设备及电子产品、覆铜板、印制电路板等多个领域。

公司自成立以来,不断改进锂电铜箔和标准铜箔的生产技术。目前,公司的主要锂电铜箔产品为6μm 极薄双面光锂电铜箔,且已经掌握3.5μm 极薄双面光锂电铜箔生产技术;公司已经掌握 8-10μm 标准铜箔技术,正努力研发高频高速电解铜箔。

16年深耕,让铜箔越来越薄

近年来,锂电铜箔轻薄化趋势明显。对于电池厂商而言,铜箔越薄,会 使得铜箔重量降低,提升电池能量密度。而铜箔越薄,所需生产工艺越 高。极薄铜箔(即厚度≤6μm 的电解铜箔)批量生产需要满足添加剂、 核心设备、工艺技术等方面的技术要求,技术壁垒高。目前,公司已将 6µm 锂电铜箔作为自己的主要产品,并已研发出 4.5µm 的锂电铜箔产品,在行业内处于领先水平。

电解铜箔的主要生产流程包括溶铜造液工序、生箔工序、后处理工序和 分切工序四个生产工序。其技术门槛主要集中于前两道,溶解难度在于 配方,制箔在于技术与工艺。与锂电铜箔生产工艺流程相比,标准铜箔 在后处理工序上步骤不同。

公司研发副总监曾潮表示:“做一个厚度测量比试,看看铜箔、A4纸和头发谁更薄?A4纸厚度97微米,头发厚度74微米,铜箔厚度5微米。通过测量发现铜箔的厚度是A4纸厚度的二十分之一,是头发丝厚度的十五分之一。”

这张铜箔,看上去薄如蝉翼吹弹可破,事实上,它的抗拉伸强度非常高,受力均匀的情况下,可承重30公斤。哪怕裁成15毫米宽度的铜箔条,它的抗拉性能依然出色。铜箔越薄,电池能量密度就越高,续航能力也越强。而抗拉强度越高,电池安全性则越好。比如铜箔从6微米变成5微米,相对来说重量减轻了16%。同样的重量,装的电池容量相对大一些,续航就相对要远一点。

极薄铜箔的生产并不容易,一卷4000米长的铜箔,在涂布机上,以每分钟80米的速度运行,任何褶皱、翻折,都会导致整卷铜箔报废。16年来企业深耕在铜箔领域,如今生产的铜箔已经向着更薄的目标迈进。公司常务副总经理程世国表示:“电解铜箔这种方式上,3微米目前是公司研制的最薄的铜箔,我们还想做到更薄的载体铜箔,载体铜箔它还可以再到1.5微米,甚至1微米。”

经过多年研发和积累,公司已经形成了一套核心的工艺、技术和管理标准体系,在公司现有的技术、工艺、管理体系下,国产阴极辊和进口阴极辊表现差别不大。使用国产的核心设备,使公司在行业内获得了一定的成本优势。

产能持续扩大,销量稳步上涨

全球电动车销量高增长,欧洲和美国是第二、三大市场。根据 Marklines 数据,2021 年全球新能源汽车销量 636 万辆,同比+97%。

随着欧盟和欧洲主要国家公布碳排放规划和燃油车禁售时间表,各国政 府补贴扶持政策不断落地,政策驱动助力新能源汽车销量增长。2021 年欧洲新能源车销量近 200 万辆,同比+60%;其中,纯电动车 114 万 辆,同比+65%;插混动力 84 万辆,同比+54%。

2021年11 月,美国众院投票通过拜登的 1.75 万亿美元《重建更好未来》 法案,新能源车方面,将税收抵免优惠 7500 美元提升至 1.25 万美元, 并去除此前政策中单一车企只能获得累计 20 万辆的额度限制,改为电 动车渗透率达到 50%之后对补贴进行退坡。2021 年美国新能源汽车销 量 64 万辆,同比+98%;其中,纯电动 48 万辆,同比+83%;插混动力 16 万辆,同比+160%。

预计 2021-2025 年全球动力电池装机 CAGR 将达 48%,动力电池对 6 μm 锂电铜箔的需求 CAGR 为 60%。假设 2022-2025 年国内新能源乘 用车销量的同比增速分别为 44%/34%/23%/15%;考虑到美国和除欧洲 外地区的新能源车渗透率远低于国内,未来增速可能更快,假设 2022-2025 年 全 球 新 能 源 乘 用 车 销 量 的 同 比 增 速 分 别 45%/40%/30%/20%;此外,国内和全球新能源客车和专用车销量每年 维持稳定增长。我们预计 2022 年国内和全球新能源汽车销量分别为 507 万辆和 922 万辆,同比分别增长 44%和 45%。预计到 2025 年,国内和 全球新能源汽车销量分别为 957万辆和 2015 万辆,2021-2025 年CAGR 分别为 28%和 33%。

公司电解铜箔产能逐年增加。为进一步满足客户需求,公司加速实行产能扩张,拟向公司及子公司的高性能电子铜箔建设项目进行投资。2021 年,公司总产能达 2.45 万吨,同比增长73%。根据公司的产能规划以及预测,预计 2022 年公司总产能将达到 4.25 万吨,2023 年将达到 5.55 万吨。

公司绑定大客户宁德时代,销量稳步上涨。公司凭借优异的产品品质成 为宁德时代的重要铜箔供应商之一,对宁德时代的销售收入比重逐步提高,且该客户信用期较短且回款情况良好。公司生产主要采取“以销定产”的生产模式制定生产作业计划,对产品进行生产调度、管理和控制,同时根据销售预测和经营目标适量备货以满足客户临时需求。

文章来源: 央视财经,锂电负极材料研发,孝感日报,财是

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