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“新型一步法”复合铜箔专用功能薄膜特征

2025-04-01 53

复合铜箔锂电铜箔的革命性替代品,在性能、成本和安全性上*碾压锂电铜箔,代表锂电负极集流体的发展未来,其创新点和巨大的竞争优势主要体现在二个方面:一方面,创造性采用外层1微米铜箔与中间2-4微米高分子功能薄膜复合成“三明治”结构,从材料端根除动力电池易自燃起火引发的致命安全隐患。另一方面,同比锂电铜箔,材料成本降低超过50%,电池重量降低8-10%,电池能量密度提升超过10%,同时延长电池寿命近5%。

图1 复合铜箔结构与性能

(左)三明治结构:外层为1µm铜箔,中间层为2-4µm高分子功能薄膜

(右)复合铜箔相比锂电纯铜箔的性能优势

复合铜箔由终端用户宁德时代发明,从*提出至今已超过10年,其间,宁德时代从材料的物理属性、服役性能及产业链匹配进行了*测评、界定和推进,使复合铜箔产品完成了从“0到1”质的跨越,据此,宁德时代领衔开发的科研项目《面向大规模产业化的动力电池研发与制造关键技术》荣获2023年度国家科学技术进步二等奖。其中,“亚微米金属复合高分子功能集流体”是确保动力电池高安全的关键发明技术。基于复合铜箔卓越的性能和超高的性价比,其自诞生以来就倍受行业青睐,项目布局企业众多,从已公开报道数据的统计结果来看,参与企业投资规模超500亿,产能规超划100亿平米,采用的生产工艺均为上世纪60-70年代发明的高分子材料表面金属化技术的不同组合(真空磁控溅射+真空蒸镀+水介质电镀),技术及配套设备具有先天性致命缺陷,产品至今无法实现商业化量产。

复合铜箔“新型一步法”技术采用“功能薄膜改性技术+高温热压复合技术+极薄铜箔生箔技术”多维跨界融合,是对当前复合铜箔制备工艺技术的*颠覆。该项技术参加了2024年全国颠覆性创新大赛,并进入了新能源领域赛决赛。技术发明方已为该项目构筑了“材料-工艺-设备”三位一体技术专利矩阵。相比于现有复合铜箔生产工艺对锂电铜箔产业推倒重建的巨大破坏式创新,“新型一步法”技术采用充分整合利用现有锂电铜箔的已有资源和成果,通过工艺流程的结构性拓展和关键工序的改良创新,实现了锂电铜箔行业技术的螺旋式升级迭代和行业新质生产力的培育。为行业技术升级、产业链的平稳过渡提供了*解决方案。“新型一步法”产线同比现有复合铜箔产线生产速度可以提高3-6倍。产品的设备折旧成本、生产工艺成本较锂电铜箔优势巨大。“新型一步法”复合铜箔的综合生产成本可以控制在4元/平米以下(同厚度锂电纯铜箔成本高于5.5元/平米),产品具有*的商业生命力,将破解锂电铜箔行业当下的产业发展困局,引领整个行业迈入全新蓝海。

图2 “新型一步法”工艺流程及关键设备结构布局示意图

复合铜箔“新型一步法”技术专用功能薄膜技术是复合铜箔产品制备中最核心的一项关键技术,该技术是技术发明方在食品包装用高温热熔覆膜铁产业化过程中沉淀的功能薄膜技术成果,通过跨界平移、创造性应用于铜箔与改性薄膜的在线热压复合,基于锂电铜箔现有生箔工艺流程,创造性地拓展锂电铜箔生产的关键工艺环节,使现有锂电铜箔生产线进行结构性改造后,即可以直接进行复合铜箔的生产,从而助力锂电铜箔行业的技术良性升级,培育行业新质生产力,引领锂电铜箔行业突破当前生死困局,在巨大提质降本的优势下将行业带入一片全新蓝海。

图3 年产5万吨高温熔融覆膜铁生产基地

图4 高温熔融专用改性功能薄膜

复合铜箔“新型一步法”技术专用功能薄膜技术特征与优势

图5 复合铜箔专用功能改性薄膜(BOPET/BOPP)

技术特征联系电话:19921272900

同步拉伸:
通过同步双向拉伸(双拉)实现功能薄膜的厚度控制,生成高强度、耐高温的基材薄膜(如PET/PP)。

图 6 高速功能薄膜双拉线工艺流程及厂房实物照片

功能改性:
对树脂材料进行化学改性,调整其熔点及熔融指数,确保热压复合时与铜箔产生*界面结合力。

图7 铜层与改性功能薄膜表层熔融复合微观结构示意图

耐高温与耐化学性
功能薄膜需耐受70℃-450℃高温热压条件,同时具备耐酸碱、高阻隔性(防氧化、防腐蚀)和抗穿刺能力,满足锂电池严苛工况需求。

材料适配性
支持多种聚合物基材(如PET、PP),可根据不同应用场景(动力电池、储能电池等)定制功能薄膜特性。

优势

解决传统复合铜箔界面附着力缺陷
通过功能薄膜改性,实现薄膜与铜箔的化学力结合,彻底解决传统复合铜箔因界面附着力弱导致的剥离问题。

提升产品机械性能与可靠性
高强度功能薄膜(耐拉伸、抗形变)与铜箔结合后,复合集流体厚度降至5 μm(表层1μm铜层+3μm改性薄膜),同时保持优异的平整度、柔韧性和抗褶皱能力。

官网:yuanjuxing.com

推动规模化生产
功能薄膜的同步双拉工艺与连续改性技术,支持产线速度>45 m/min,单线产能达3.5 GWh,1GWh的设备投资额可降至5000万,现有复合铜箔1GWh设备投资额在7000-18000万之间,为商业化量产奠定基础。

表1 “新型一步法”复合铜箔产线与传统复合铜箔1GWh设备投资额对比

多领域验证与技术外延
功能薄膜技术已在覆膜铁(国家“十一五”重点项目)、覆膜铝(电容器、食品包装)和柔性高频覆铜板(华为供应链)等领域成功规模化应用,技术成熟度与市场潜力已得到充分验证。

资源与成本优化
功能薄膜替代传统纯铜箔,材料成本降低超50%,并减少铜资源消耗(2030年后年省250万吨),契合国家绿色转型战略。上海源聚兴机电

总结:功能薄膜技术通过材料改性和工艺集成,解决了复合铜箔界面结合力与机械性能的瓶颈,兼具高适配性、低成本和大规模生产潜力,为锂电池安全性和能量密度提升提供了核心材料支撑。

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