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半固态前夜,铝塑膜国产化起势

作者:中国储能网新闻中心 来源:CEBA 发布时间:2022-07-23 浏览:

中国储能网讯:软包电池产业稳健发展,半固态、固态电池技术商业化渐近,铝塑膜的应用前景预期正不断提高。此外,作为国内新能源汽车销量冠军的比亚迪,也正在使用铝塑膜+刀片电池的新型封装,这都为十年磨一剑的国产铝塑膜“破晓”带来机会。国产化替代产品起势,市占率或将持续攀升。

近年来,大众、奔驰、通用、现代、福特、日产等海外车企较多使用软包电池配置其多款主流车型,究其原因多源于软包电池具备的高能量密度和高安全性能优势。

材料优势难掩

和圆柱、方形电池采用金属外壳相比,软包电池的高能量密度和高安全性,在很大程度上受益于其采用的是铝塑膜封装方式。

据了解,用铝塑膜封装的软包电池的优势主要体现在:一是容量大,较同等规格尺寸钢壳电池高10%~15%,较铝壳电池高5%~10%,使车辆续航里程更长;二是重量轻,较同等容量的钢体锂电池轻40%,较铝壳电池轻20%,使电池能量密度更高;三是内阻小,使电池自耗更低;四是外观设计灵活,封装形状可以根据下游需求进行定制。更为重要的是铝塑膜韧性大,即使在发生安全隐患时,软包电池一般只发生变形、鼓气裂开等,而不易发生爆炸。

尽管有上述诸多优势,但软包电池在国内的发展速度仍慢于另外两种封装形式的电池。原因之一便是,铝塑膜是我国锂电产业链中目前唯一尚未完全实现国产化的关键材料,日韩企业占据中国市场份额超七成。因此,无论是从完善产业链、企业降本增效,还是从市场需求和供应链保障角度,铝塑膜的国产化替代都很紧迫。

需求端,一方面,国内软包电池再次兴起,叠加半固态、固态电池技术研发热潮已至,孚能科技、亿纬锂能、国轩高科、卫蓝、派能科技、鹏辉能源等动力电池企业研发的软包电池能量密度不断创新高,将大幅提高对铝塑膜的需求量。另一方面,动力电池企业降本压力大,铝塑膜国产化替代意愿渐强。

十年磨一剑,一朝试锋芒。随着下游需求的不断增长,以及国产铝塑膜企业在技术上的突破,铝塑膜国产化替代正在提速。

突破技术封锁

据了解,铝塑膜是由外层尼龙层(ON)、中间层铝箔(Al)、内层热封层(一般用 CPP)、粘合剂构成的多层膜。

在电池生产过程中,为了提高软包电池安全性、一致性等关键指标,动力电池用铝塑膜需要具备极高的阻隔性、良好的热封性能以及较强的延展性和柔韧性,并且材料还需要能够耐电解液及强酸腐蚀。因此,作为软包电池的核心包装材料,铝塑膜技术壁垒极高。基于自主研发和生产,目前明冠锂膜基本解决了铝塑膜的主要技术封锁,国产铝塑膜的主要性能和关键指标与海外接近,部分性能优于进口产品。

值得注意的是,CPP层集中体现了铝塑膜的诸多关键性能,包括冲壳性能、绝缘性、耐热性、热封强度、耐电解液、耐高低温和湿热老化等,均是软包电池高安全性对铝塑膜提出的核心指标要求。

其中,电池企业对铝塑膜冲壳性能的主要要求包括铝塑膜表面光滑,并且能够解决热迁移造成冲壳破损、低温存储、掉粉等难点问题。

通过针对性的技术开发和验证,明冠锂膜在材料本身延展性基础上,从前端材料工艺、实践设计入手,优化了补偿性冲深技术,使铝塑膜表面如绸缎般光滑,且整体运动成型,薄厚均匀,上述难点迎刃而解。以明冠锂膜CAP153产品为例,通过对补偿性、爽滑性的技术设计,冲壳性能明显提高。在坑深5.5mm-8mm范围内,冲深厚度残余率均>60%,优于行业标准。

在热封性能方面,电池企业最为关注的是电池的使用安全,包括漏液与否、绝缘性能好坏等都与电池密封状态关联性较大。

在铝塑膜的层叠结构中,热封原理是CPP层在一定热量和压力作用下,处于熔融状态的热封界面之间,大分子相互扩散渗透,随即形成粘接密封,从而防止电池漏液、漏电等安全隐患的发生。

电池企业判断热封性能优劣的量化表征,是看其热封厚度等指标能否确保软包电池的安全性能。目前明冠铝塑膜的热封性能,不仅能够保证热封材料经受热封温度、热封压力、热封时间等因素的考验,而且热封厚度等指标均已满足市场需求。

不仅如此,明冠铝塑膜还具有热封强度方面的技术领先优势。将铝塑膜放置在冷热交替的条件下,如果热封强度变化率比较低,则说明热封的性能比较优异,对电池安全也有更好的保障。有数据表明,明冠铝塑膜热封强度最大变化为36.8%,远低于同行常见的78%。

在实际上车应用案例上,最早使用明冠铝塑膜制成的电池,装机上车的最长使用时间已经超过5年,车辆运行总里程超过15万公里,产品安全性非常高,因铝塑膜引起的重大客诉为零。

在突破海外技术封锁基础上,明冠锂膜前沿技术加持的高安全性软包电池封装材料及解决方案,已吸引到国内软包电池头部企业广泛关注,合作“朋友圈”正在扩大。

国产替代提速

从市场供需来看,下游需求保持强劲,民生证券预计2021年到2025年铝塑膜市场空间约为52亿到158亿元,复合年均增长率将达32%。铝塑膜从2022年开始市场规模高增长已现,有望带动铝塑膜国产替代提速。

供给端,在技术研发方面,明冠锂膜已在苏州、宜春建有研发中心,依托多年复合膜技术沉淀,已拥有六大专利技术,独创的干热复合法,其关键性能指标比肩海外产品。

在经济性方面,明冠铝塑膜主要以动力和储能电池铝塑膜为主,其2021年销量占比为65%,加之新增产能爬坡顺利,稳定后将助力铝塑膜国产替代加速降本。

在产能方面,明冠锂膜在宜春拥有制造基地,4500万平米/年产能全面达产,规划到2025年产能将达到3亿平米/年。随着规模快速扩大,明冠铝塑膜市占率有望快速提升。

目前,虽然铝塑膜全球市场还是国外品牌占主导,但随着材料技术的突破,国产铝塑膜的技术已经接近国际水平,并已经能够满足客户实际生产需求,国内企业对进口材料的依赖程度在逐步降低,未来国产材料渗透率必将不断提高。明冠锂膜等国内铝塑膜企业围绕材料、工艺等持续创新,将会为锂电产业提供更安全、性能更好的铝塑膜产品。

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关键字:固态电池

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