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一、传统铜箔:电极材料需要新思路

1.1传统铜箔及其分类

铜箔是锂电池中关键性的导电材料,是一种阴质性电解材料,沉淀于电路板基底层上的一层薄的、连续的金属箔。

铜箔有多种分类方式,根据厚度可以分为:厚铜箔(大于70m)、常规厚度铜箔(大于18m而小于70m)、薄铜箔(大于12m而小于18m)、超薄铜箔(小于12m)等;根据表面状况可以分为:单面处理铜箔(单面毛)、双面处理铜箔(双面粗)、光面处理铜箔(双面毛)、双面光铜箔(双光)和甚低轮廓铜箔(VLP铜箔)铜箔等。

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1.2传统铜箔制作原理

电解铜箔生产的方法:目前国内多采用辊式阴极、不溶性阳极以连续法生产电解铜箔。

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二、PET材料带来新思路:PET铜箔的产生

2.1 PET材料:多个优点

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),化学式为(C10H8O4)n,是由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二醇酯化先合成对苯二甲酸双羟乙酯,然后再进行缩聚反应制得。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能,长期使用温度可达120℃,电绝缘性优良,甚至在高温高频下,其电性能仍较好,但耐电晕性较差,抗蠕变性,耐疲劳性,耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。

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优点:

1.有良好的力学性能,冲击强度是其他薄膜的3-5倍,耐折性好。

2.耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱,耐大多数溶剂。

3.可在55-60℃温度范围内长期使用,短期使用可耐65℃高温,可耐-70℃低温,且高、低温时对其机械性能影响很小。

4.气体和水蒸气渗透率低,既有优良的阻气、水、油及异味性能。

5.透明度高,可阻挡紫外线,光泽性好。

2.2 PET铜箔产生:制作原理

复合铜箔是在基材厚度3-8m的PET、PP、PI等材质表面采用磁控溅射的方式,制作一层30-70nm的金属层,方阻约为0.5-2欧姆,实现基材表面金属化。然后通过水电镀增厚的方式,将金属层加厚到1m或以上,制作总厚度在5-10m的复合铜箔,用以代替4.5-9m的电解铜箔。

举例而言,1个4.5m的电解铜箔可以等价视为3m的PET+上下两层各1m的电镀铜。所以如果单用电解铜(电镀铜)的厚度来反应成本的话,则PET铜箔耗铜量较电解铜箔减少=2m/4.5m-1=-55.6%。这样的成本下降是可观的。

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三、传统铜箔VS PET铜箔

与传统的铜箔相比,PET复合铜箔有五个优点:

1.安全性高:金属受到应力之后很容易断裂,断裂之后容易刺穿隔膜,造成内短路引起发热失控。PET不容易断,金属断裂之后也不容易刺穿PET膜。PET铜箔在刺穿测试中可以做到只冒烟不起火的状态。

2.能量密度高:PET铜箔铜含量少、聚酯质量轻,部分铜被塑料取代,减少了电池的重量,增加了电池的能量密度。

3.寿命长:减少金属收缩引起的活性物质脱落,可提高电池的循环寿命。

4.兼容性强:可以适用不同规格、不同系统的电池。

5.成本低:铜箔占锂电池成本约为8%-10%,PET铜箔所用铜量大大减少,生产规模扩大后,还有进一步的下降空间。

四、战略意义:PET铜箔替代传统铜箔的可能性

重点公司:

1.东威科技:2021年年报显示,正启动项目开发出适合产业化发展的磁控溅射类双面镀铜镀膜设备。与生产的水电镀设备工艺密切衔接,打造一体化 PET 复合铜膜生产线,制定合理的镀膜工艺。

2.双星新材:2022年7月26日在投资者互动平台表示,公司的pet镀铜膜目前进展顺利,已经送样进行客户认证,镀铜基膜已经对外销售。

3.万顺新材:2022年7月8日在投资者互动平台表示,公司已开展铜膜开发工作,并开发出应用于电池负极的铜膜样品送下游电池企业验证,目前正在配合下游的需求优化产品工艺。

4.阿石创:2022年8月9日在投资者互动平台表示,复合铜箔为公司在研项目之一。

5.重庆金美新材料:主打产品高分子复合导电铝箔和高分子复合导电铜箔,是目前全球新能源市场上同时做到解决安全性、提升能量密度、降低制造成本的产品,为新能源行业提供了成熟的材料端底层解决方案。

6.广东腾胜科技:在官网上称,研制出国内首台量产型复合铜箔的真空镀膜设备。公司拥有较强的真空镀膜技术与设备的设计制造经验,在复合铜箔材料工艺及装备上已经有超过5年的技术积累。设备已经销售到国内外等电池与材料生产企业。

五、风险提示

处于前期投产,生产效率低,产量规模较小。

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