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传统铜箔:减薄存在理论上限,成本和性能难以兼顾
铜箔作为锂电池负极集流体,主要起到承载负极活性物质+汇集电流的作用。传统铜箔以99%高纯度电解铜为 主要材料,具有导电性强、散热性好、制造成本低等优势,但也存在着质量占比高、原材料成本高等问题: 传统铜箔占锂电池总重量比例约13%,但在电池的充放电过程中并没有提供任何的容量,因此电池质量 能量密度有进一步提升的空间; 当受到穿刺时易内部短路,引起热失控甚至电池自燃,因此存在较严重的安全隐患。
铜箔正向轻薄化发展,以提升能量密度,目前超薄电解铜箔的厚度已经低于4.5μm,从6μm降到4μm,电池 能量密度可以提高5%左右,但理论上存在减薄上限: 铜箔越薄,加工费越高,6微米锂电铜箔的加工费为每吨4万元,而4微米锂电铜箔的加工费至少是每吨6 万元,厚度降低2微米,附加值提升50%。 铜箔做的越薄,越容易断裂,越容易形成尖锐的毛刺,刺穿隔膜造成安全问题。
复合铜箔:打破瓶颈,当下负极集流体新选择
复合铜箔是以PET/PP等高分子材料为基膜、上下两面电镀沉积铜膜,所形成的具有三明治结构的铜箔材料。 其在工艺原理、材料构成、性能特点等方面均与传统铜箔不同。目前主流产品为6-6.5μm的PET铜箔以代替6- 9μm的传统电解铜箔。 复合铜箔打破了传统铜箔瓶颈,兼具高安全性+高能量密度+低成本优势,从理论上或为当下负极集流体较优 解,正在引领新一轮产业趋势。
PET铜箔有诸多优势,直戳锂电痛点:
一是安全性。安全性是锂电池的重要评估维度。PET铜箔中间为PET或PP有机绝缘层,可以降低锂电池起火或爆炸的风险。
二是成本。铜箔占锂电池成本的比例约8%,是影响锂电池成本的关键材料之一。PET的使用降低了成本高昂的铜箔使用量,成本可以下降约40%,对应整个锂电池降本约3%。
三是能量密度。铜箔占锂电池总重量比例约为13%,也是影响锂电池能量密度的关键材料之一。由于PET的密度比铜更低,PET的使用可以降低锂电池的质量,在厚度不变的情况下,可以减轻质量约60%,进而可以提升锂电池的能量密度。
此外,PET铜箔还被认为具有循环次数、兼容性等方面的优势。
无论安全性,还是成本,亦或能量密度,都是锂电池技术革新的重要方向,这些优势一一戳中锂电行业痛点,难怪大家对PET铜箔充满期待。
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