在新能源汽车渗透率突破 30% 的今天，动力电池的安全性与成本始终是行业痛点。当传统锂电铜箔因易自燃、高成本陷入瓶颈时，一种三明治结构的复合铜箔正在悄然改写行业格局 —— 这种由宁德时代历经十年研发、被视为锂电负极集流体未来的材料，正通过 "新型一步法" 热压复合工艺突破量产大关，为万亿级电池产业打开新蓝海。
图1 复合铜箔与传统锂电纯铜箔的结构对比
一、从宁德时代十年研发说起：复合铜箔为何被称为 "革命性替代"？
2023 年国家科学技术进步二等奖的获奖项目中，一项名为 "亚微米金属复合高分子功能集流体" 的技术格外引人关注。这项由宁德时代领衔开发的成果，正是复合铜箔的核心技术：通过将 1 微米极薄铜箔与 2-4 微米高分子薄膜复合成三明治结构，从材料端解决了动力电池自燃的致命隐患。
相比传统锂电铜箔，这种创新材料展现出碾压级优势：
安全性能：中间层高分子薄膜在 130℃时熔断形成绝缘层，彻底阻断电池内短路引发的热失控，从根源上避免自燃；
成本优势：材料成本降低 50% 以上，单平米成本可控制在 4 元以下（传统铜箔超 5.5 元），且减少 50% 的铜用量；
性能提升：电池重量降低 8-10%，能量密度提升 10%，寿命延长 5%，*契合电动车续航与轻量化需求。
然而这项被行业寄予厚望的技术，却因传统生产工艺的桎梏迟迟无法落地。过去十年，全行业沿用的 "磁控溅射 + 蒸镀 + 水电镀" 工艺，本质是上世纪 70 年代高分子表面金属化技术的组合，存在致命缺陷：多次卷绕拉伸导致薄膜褶皱、镀层颗粒引发短路风险，设备投资高且良率不足 60%，使得复合铜箔始终停留在实验室阶段。
二、颠覆传统工艺：上海源聚兴 "新型一步法" 如何实现技术突围？
2024 年全国颠覆性创新大赛新能源决赛现场，上海源聚兴的 "新型一步法" 技术成为焦点。这项融合 "功能薄膜改性 + 高温热压复合 + 极薄铜箔生箔" 的跨界技术，通过三大创新重构了复合铜箔的生产逻辑：
1. 从 "破坏式创新" 到 "螺旋式升级"：用现有产线创造新价值
传统工艺需要推翻现有锂电铜箔产线，而 "新型一步法" 选择整合优化：利用原有生箔机生产 1 微米极薄铜箔，通过自主研发的热压复合设备，将改性后的高分子薄膜与铜箔在 70-450℃、10kg/cm² 压力下一次成型。这种 "技术嫁接" 让锂电企业无需重建产线，仅需改造关键工序，设备投资成本降低 40%，生产速度提升 3-6 倍，实现了从 "0 到 1" 到 "1 到 N" 的平滑过渡。
辊体在高温高压下的形变与变形对冲结构设计
展膜技术优化：
根据薄膜强度、厚度及弹性形变力*设定展膜张力，结合高精度设备，确保复合铜箔平整无褶皱。
2-4微米超薄BOPP/BOPET高速展膜
2. 毫米级精度控制：破解 "超薄材料复合" 世界级难题
2-4 微米的高分子薄膜比头发丝细 20 倍，1 微米铜箔更是接近金属箔的极限厚度，两者复合的精度控制堪称 "微米级绣花"。"新型一步法" 通过专利设计的加热辊系统，实现 ±0.5℃的温控精度，结合压力 - 速度 - 温度的热量守恒算法，确保界面结合力均匀性误差小于 1%。生产速度可达 60m/min，单线年产能 3.5GWh，相当于传统工艺 3 条产线的效率。
官网：yuanjuxing.com
3. 三位一体专利矩阵：构建技术护城河
从材料改性（解决薄膜耐高温与界面亲和性）、工艺参数（独创热压曲线算法）到设备结构（多层辊系压力均衡技术），开发团队已布局 57 项专利，形成 "材料 - 工艺 - 设备" 闭环。这种系统化创新打破了传统工艺 "头痛医头" 的局限，让复合铜箔的良品率从行业平均 65% 提升至 92% 以上。
图2 “新型一步法”工艺流程及关键设备结构布局示意图
三、改写产业生态：新型工艺如何破解三大行业痛点？
▶ 痛点一：安全性与可靠性的悖论
传统水电镀工艺形成的铜层布满纳米级孔隙，高温循环中电解液渗入易引发短路；而热压复合形成的冶金结合层，结合力达 5N/cm 以上，是电镀层的 3 倍，耐弯折次数超 10 万次不剥离。某动力电池厂实测显示，使用新型工艺复合铜箔的电池，在 150℃热箱测试中无鼓包、无短路，而传统工艺产品 120℃即失效。
上海源聚兴机电
▶ 痛点二：成本与效率的双重桎梏
以 1GWh 产能为例，传统工艺需投资 2.5 亿元设备，且每平米成本超过 6 元；新型一步法仅需 1.2 亿元设备投资，成本控制在 4 元以下。更关键的是，传统工艺需要 12 道工序、7 次卷绕，而一步法仅需 3 道核心工序，生产周期缩短 70%，能耗降低 55%，*契合 "双碳" 目标。
▶ 痛点三：产业升级的断层风险
中国占据全球 70% 的锂电铜箔产能，若采用破坏性创新，将导致百亿级资产闲置。新型一步法允许企业在现有生箔、分切等设备基础上升级，仅替换热压复合工段，实现 "旧产线新生"。据测算，2030 年锂电行业若*应用该技术，每年可节约铜资源 250 万吨，相当于 4 个江西铜基地的年产量，对缓解铜价波动风险具有战略意义。
四、复合铜箔开启千亿市场新周期
当前行业对复合铜箔的需求已呈爆发式增长：宁德时代、比亚迪等龙头已将其纳入下一代电池方案，预计 2025 年市场规模突破 300 亿元。而新型一步法的出现，正加速破解 "有技术、无产能" 的困境：
技术壁垒：传统工艺的设备依赖进口（如日本东丽的磁控溅射靶材），而新型一步法的核心设备实现 100% 国产化，打破海外垄断；
商业落地：某试点企业透露，其首条中试线已实现月产 50 万平米，产品通过 IATF16949 认证，即将进入车企供应链；
生态重构：上游铜箔厂（如诺德、嘉元）正加速布局热压复合产线，设备商（如东威科技、骄成超声）推出定制化机型，一个围绕 "新型一步法" 的产业集群正在形成。
结语：从 "卡脖子" 到 "换道超车" 的中国方案
复合铜箔的技术演进，本质是新能源产业从跟随到引领的缩影。当西方企业还在改良上世纪的电镀工艺时，中国团队通过跨学科融合，用 "一步法" 实现了对传统路径的弯道超车。这种既尊重产业积淀又勇于突破创新的思路，为高端制造升级提供了新范式 —— 不是颠覆式破坏，而是螺旋式上升，在现有基础上培育新质生产力。
随着首条万吨级产线预计 2025 年投产，复合铜箔即将迎来商业化拐点。这张 5 微米厚的 "三明治" 材料，不仅将重塑百亿锂电集流体市场，更将为全球新能源产业贡献 "中国方案"：在安全与效率之间找到平衡，在传承与创新之间实现共生。当每一辆电动车都因它更安全，每一度电都因它更经济，这场始于材料端的革命，终将在产业链的每个环节激起涟漪。
