$东峰集团(SH601515)$  

随着新能源电动汽车和电动飞机的发展迅速,两者的持久续航需求越来越依赖于能量密集的锂离子电池(LIBs)。

目前在传统液态电池中,多孔电极内Li+离子的有效传输路径长度至关重要,这个长度随着面积负载的增加而增加,直接限制了快充性能。目前业内已经提出了多种策略,其中,减薄电极是提高倍率性能的主要方法之一,但这种方法是以牺牲电池能量密度为代价的。

而作为电池终极目标的固态电池,除了良率和成本问题,目前最大的瓶颈之一是解决锂枝晶的析出。金属锂是最有前景的电池负极材料,但枝晶生长,锂的高反应活性和体积膨胀等问题带来了锂金属电池的安全隐患,阻碍了锂金属负极在二次电池中的实际应用。

而这两大痛点,目前都指向同一个解决方案:泡沫铜

电池新材料中的泡沫铜,也被称为3D铜,是一种具有许多独特性能和优势的材料。泡沫铜为大量互连孔均匀分布的金属材料,具有良好的导电性和延展性。在锂电池应用上,相对于第一代集流体铜箔及第二代复合集流体,泡沫金属为第三代集流体。第三代集流体也是决定中国在全球范围内能否率先实现全固态电池产业化的关键因素之一。

首先,泡沫铜作为电池材料具有较高的导电性能,有助于提高电池的充放电效率。其多孔的结构可以增加电极与电解质的接触面积,从而提高电池的能量密度和循环稳定性。传统的集流体(TCC),如包括Cu和Al在内的固体金属箔,缺乏孔隙度,并且对电解质不渗透。因此,这些TCC不有助于Li+输运,并限制了Li+在电极之间的输运仅为单侧,限制了快充性能。

而泡沫铜的多孔设计允许Li+离子同时穿过集流体和隔膜,从而将有效的Li+传输距离减半,使扩散限制的C倍率性能增加四倍,而不会影响能量密度。目前国内外高效和头部电池厂商们都做了相应比较研究,从最新nature文章来看,采用这种集流体的展示了高比能量(276 Wh kg-1)和显著的快速充电能力,可在4 C(78.3%充电状态)、6 C(70.5%充电状态)和10 C(54.3%充电状态)的倍率下操作。这种多孔集流体设计与现有电池制造工艺和其他快速充电策略兼容,丰富了电池配置,为设计下一代电池提供了更优选的思路。

其次,对于固态电池最大的锂析出问题,泡沫铜的高表面积有效地扩大了电极面积,为电化学反应提供了更多的活性位点。这导致更高的电流密度和电池容量,更重要的是,更大的反应面积意味着更小的单位电流,这将极大改善锂枝晶析出,在头部电池厂实验室中已经广泛运用于凝聚态和固态电池中。

此外,泡沫铜还具有较好的机械强度和稳定性,能够承受电池循环过程中产生的应力,延长电池的使用寿命。这对于固态电池来说也极具吸引力。

每GWH电池6m铜箔需700吨铜,复合集流体总重约300吨,用铜250吨左右,泡沫铜仅需100吨左右,铜用量的显著减少在当下铜长期涨价预期下,不仅可以节约大量成本,还可以显著提高电池能量密度。

目前头部电池厂已经向益阳市菲奥新材料有限公司下过多次订单,实现了卷对卷交付,C客户亦搭建1.5GW全新产线匹配泡沫铜负极技术的固态、半固态电池产品。目前半固体电池正在进行车规级验证。可以说这是目前市场唯一一家获得认证的官方供应商,而今天三孚新科和东峰集团联合对该公司的投资公告则认证了三孚新科和$东峰集团(SH601515)$是目前二级市场唯一合理的固态电池泡沫铜标的组合;两者组合的合理性更体现在三孚新科作为为数不多的铜处理专家上市公司并在二代集流体设备有独到的见解和工艺,目前公司所自研制作的湿法一步法复合集流体设备已经进入关键的交付期,一步法设别已经交付多个主流复合铜箔生产商,而东峰集团在膜材方面的核心技术已经体现在为各大头部电池厂长期供货上,且早在去年东峰集团已经布局半固态电池和固态电池的关键无阴极技术,两者的结合势必为泡沫铜的快速应用和量产打下坚实的基础。

菲奥新材料有限公司,核心团队成员均有20年的泡沫金属研发生产和制造经验,曾任职于业内知名上市公司,首创多项国内轻质泡沫金属工艺和产品,获得科技部多个奖项,参与起草多项行业标准,并且获得超过二十多项泡沫铜相关专利。

对于二级市场而言,不管固态电池走哪条技术路线,可以找到订单验证的,除了目前一代凝聚态电池的peo和latp,就是二代固态电池的泡沫铜了。三孚新科和东峰集团在分别攻克复合集流体一步法工艺和设备和膜材的核心生产工艺之后,通过对益阳市菲奥新材料有限公司的战略投资,已经成为可证实的固态电池泡沫铜最好标的!

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