動力電池作為新能源汽車的心臟,直接或間接為車輛提供動力,被公認(rèn)為新能源汽車最重要的零部件。由于滿足使用者對于續(xù)航里程的需求是新能源汽車的核心訴求之一,因此動力電池的重要性仍將日益顯現(xiàn),新能源汽車的發(fā)展極大地依賴電池技術(shù)的進(jìn)步。

電解銅箔是鋰電池負(fù)極的理想基礎(chǔ)材料,銅箔可以作為負(fù)極活性物質(zhì)的載體,也傳導(dǎo)負(fù)極電子,起到匯集電流的作用。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同,電解銅箔可分為鋰電銅箔和標(biāo)準(zhǔn)銅箔,鋰電銅箔主要指應(yīng)用在鋰離子電池中作為集流體的銅箔,在新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前新能源汽車處于爆發(fā)期,下游需求的增長明顯高于銅箔行業(yè)產(chǎn)值增速,鋰電銅箔供不應(yīng)求,尤其是高端銅箔更為緊缺。

動力電池對鋰電銅箔要求更高

因新能源汽車鋰電池使用量大,能源密度與循環(huán)次數(shù)要求高、工作或制造過程中,溫度較高,這些對動力電池鋰電銅箔也就提出了更高的要求:

屈服強(qiáng)度要求更高。新能源汽車在追求高能量密度,而使用新型負(fù)極材料時,對銅箔的屈服強(qiáng)度(即抵抗微量塑性變形的應(yīng)力)提出了更高的要求。

高溫穩(wěn)定性要求更高。如在鋰離子電池制作過程中,銅箔會被加熱至150℃左右,因此要求銅箔在加熱150℃時不發(fā)生軟化且維持初始的屈服強(qiáng)度。

從減重、輕量化的角度出發(fā)對銅箔的厚度提出了更高的要求。尤其是純電動汽車配備的電池單元數(shù)量比較多,僅銅箔的重量就達(dá)10 kg以上(與電池容量有關(guān))。因此,減輕電池上銅箔的重量,降低銅箔原材料成本,同時提高能量密度,成為對未來鋰離子電池用銅箔的又一要求。要達(dá)到這一要求,當(dāng)前最主要的方式是減小銅箔厚度,目前,主流鋰離子電池銅箔的厚度為6～12μm。

一致性要求更高。新能源汽車因電池使用量大,大量電芯一起使用,單個電芯性能的降低將顯著拉低整個電池組的性能和使用壽命,因此電芯的一致性要求高,進(jìn)而對鋰電銅箔產(chǎn)品性能的一致性要求也就更高。

鋰電銅箔向極薄發(fā)展是大勢所趨

鋰電銅箔根據(jù)厚度的不同可以分成8μm、6μm、4.5μm。在其他條件不變的情況下,采用6μm銅箔可將鋰電池能量密度提升至約240Wh/kg,提升幅度5%;采用4.5μm銅箔可將鋰電池能量密度提升至約250Wh/kg,提升幅度9%。由此可見,更加輕薄的鋰電銅箔將能更好的提升能量密度,這是因為鋰電銅箔的厚度更小,鋰電的質(zhì)量減輕,相應(yīng)的鋰離子電池的能量密度等性能也將得到提升。

“薄化”是鋰電銅箔行業(yè)的發(fā)展趨勢,有助于提升電池能量密度。對于新能源汽車而言,動力電池能量密度是影響汽車?yán)m(xù)航里程的關(guān)鍵因素。數(shù)據(jù)顯示,在2018-2021年間,厚度在6μm及以下的鋰電銅箔產(chǎn)量占比整體上處于上升趨勢,其中6μm從2018年的26%上升到2021年的58%,4.5μm從2020年的3%上升到2021年的6%。

寧德時代從2018年開始使用嘉元科技提供的6μm銅箔,到2019年滲透率已達(dá)到90%;2020年,寧德時代開始使用4.5μm銅箔,當(dāng)年滲透率達(dá)到10%左右。比亞迪從2019年開始使用6μm銅箔,2020年滲透率為20%左右;國內(nèi)二線電池廠商在2020年開始批量使用6μm銅箔,滲透率在10%左右;LG等海外廠商目前仍使用8μm銅箔,主要是因為沒有突破卷繞、涂布環(huán)節(jié)的技術(shù)。

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