锂离子电池的集流体是使电池与外部环境不可缺少的桥梁元件。集流体在锂电池中不仅起到承载活性物质的作用,并将电化学反应所产生的电子汇集起来导至外电路,从而实现化学能转化为电能的过程。集流体的质量对电池的容量、倍率性能和长期的稳定性能有着很大的影响。它有利于提高锂离子电池的容量、提升电池的倍率能力,提高效率和循环稳定性。
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考虑到集流体是非活性材料,只考虑其导电的作用时,电极应该做到尽可能地薄,但是太薄的集流体会牺牲电池地导电性能以及导热性能,因此在设计集流体时,需要权衡电池的能量以及功率。超纯、高导电率、高强度、高柔韧性和超薄的集流体是未来集流体的发展趋势。
目前商用的正极材料集流体是铝箔,铝箔导电性较好,质量轻,成本低廉,并且在充放电过程中其表面的纯化层壳避免电解液的腐蚀。铝箔主要采用轧制工艺制成。2020年国内电池铝箔出货量为6.1万吨,2021年中国电池铝箔出货量已经超过13万吨,较2020年增长超过一倍。当前中国电池铝箔产能20万吨左右。
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负极集流体使用的是铜箔。铜箔具备良好的导电性、柔韧性、机械加工性能、成熟的加工技术、低廉的加工成本,铜箔按制备方法可分为电解铜箔,压延铜箔和复合铜箔。目前市场上锂电池中绝大多数使用的是电解铜箔压延铜箔主要用于柔性覆铜板,电子电路板。
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复合铜箔质量相对电解铜箔轻,从而可以提升电池能量密度、同时可以提高电池的安全性并降低材料成本,这些优点使得复合铜箔有望成为未来锂电负极集流体的主要材料,复合铜箔核心工艺为磁控溅射和水电镀,生产过程中主要用到大气等离子表面清洗及预处理设备,真空磁控溅射镀膜设备和水电镀设备。
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复合铜箔生产工艺图  图源:广东汇成真空
中信证券指出,塑料复合铜箔为新型锂电池负极集流体,对传统电解铜箔替代空间广阔,随产业链技术发展,复合铜箔渗透率有望提升,乐观预计下2025年复合铜箔市场空间有望达290亿元。
 
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新能源汽车的快速发展带动了动力电池的高速增长。动力电池生产流程一般可以分为前段、中段和后段三个部分。其中,前段工序包括配料、搅拌、涂布、辊压、分切等,中段工序包括卷绕/叠片、封装、烘干、注液、封口、清洗等,后段主要为化成、分容、PACK等。材料方面主要有正负极材料,隔膜,电解液,集流体,电池包相关的结构胶,缓存,阻燃,隔热,外壳结构材料等材料。 为了更好促进行业人士交流,艾邦搭建有锂电池产业链上下游交流平台,覆盖全产业链,从主机厂,到电池包厂商,正负极材料,隔膜,铝塑膜等企业以及各个工艺过程中的设备厂商,欢迎申请加入。

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作者 lv, mengdie