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电池铝塑膜

锂电池铝塑膜

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锂电池铝塑膜简介
锂电池铝塑膜是软包装锂电池的必备封装材料,主要起到保护内部电芯的作用。因形状尺寸灵活、设计轻便、比容量大等优点,由铝塑膜封装的软包锂电池广泛应用于消费电子领域和新能源汽车领域。消费电子领域软包占比从2010年的5%发展到2017年超70%,但消费电子锂电池整体需求增速已经入成熟期,预计增速维持10%左右。未来锂电池主要增长点来自新能源汽车。
铝塑复合膜(简称“铝塑膜”)是由外层尼龙层(ON层)、中间铝箔层(AL层)、内层热封层(CPP或PP)构成的复合材料,层与层之间通过胶黏剂进行压合粘结。铝塑膜是软包装锂电池电芯封装的关键材料,单片电池组装后用铝塑膜密封形成电池,铝塑膜起到保护内容物的作用;相较于钢壳、铝壳或塑料壳等包装材料,铝塑膜具备质量轻、厚度薄、外形设计灵活等优势,在3C消费电子、动力电池、储能等许多领域得到了广泛应用。聚合物软包锂电池是由铝塑膜包裹凝胶态聚合物电解质,具备超薄化、安全性高等特性,可以制作成任何形状与容量的电池,主要下游是笔记本、手机、智能穿戴、电动工具、无人机等消费电子产品。Apple公司是聚合物锂电池最大的采购商,其iPhone、iPad、MacBook等移动电子产品全部是采用聚合物锂电池,占主导地位。其它企业如三星、LG、华为等,消费电子产品都已开始采用聚合物锂电池。新能源汽车电池按照形状可分为方形、圆形和软包锂电池,方形和圆形电池多采用钢壳和铝壳进行封装,铝塑复合膜是软包锂电池的封装材料。由于软包锂电池节省了系统的体积和重量,比容量相较于其他类型电池更高,且具备安全性能好、内阻小、外形设计灵活等优点,许多车企开始采用软包电池技术路线,比如畅销车型leaf和volt,2016年leaf以48777量的销售排名全球电动车销量第一。由于电池内部有电解液的存在,要求软包材料能够抵挡有机溶剂的溶胀、溶解和吸收,同时还要求保证氧气和水分的严格阻隔。因此铝塑膜不仅仅软包电池的简单外包装,也是构成软包装锂电池的重要组成部件之一。如果包装破损,很可能发生鼓包甚至漏液,电池也将无法使用。因此,铝塑膜材料的设计、制造及应用技术都和普通的复合包装材料有质的差别,其技术难度超过隔膜、正极、负极、电解液,铝塑膜,也是锂离子电池材料领域技术难度较高的环节,综合毛利率可以达到40%以上。

锂电池铝塑膜
 
锂电池铝塑膜的作用
锂电池铝塑膜是锂离子电池五大材料之一,是软包锂电池封装材料。铝塑膜由外层尼龙层/粘合剂/中间层铝箔/粘合剂/内层热封层,共五层组成,每层功能要求都比较高。锂离子电池对铝塑膜的要求:铝塑膜的阻隔能力、耐穿刺能力、电解液稳定性、耐高温性和绝缘性影响着锂离子电池的使用性能。任何一个方面有所缺失,都有可能导致电池性能下降,直接报废。铝塑膜采用精密涂布技术生产,目前,日本企业具有世界上较先进的精密涂布技术。锂离子电池铝塑膜工艺:干法和热法工艺是铝塑膜主要采用的生产工艺。干法工艺是铝和聚丙烯用粘合剂粘结后直接压合而成,热法工艺是铝和聚丙烯之间用MPP接着,在缓慢升温升压热压合而成。干法生产的铝塑膜薄,外观好,具有优良的深冲性能和防短路性能,且工艺简单、成本低,然而与热法相比,耐电解液和抗水性能较差;热法的优点在耐电解液和抗水性能好,但是深冲成型性能、防短路性能不如干法,外观和裁切性差。全球锂离子电池铝塑膜企业:在软包锂电池中铝塑膜起到关键的作用,一般占到电芯成本的15-20%左右。然而国内由于技术的不足,铝塑膜市场占比非常少,占比不足5%。目前国内铝塑膜市场90%份额被日本厂商垄断,主要是DNP(大日本印刷)、昭和电工和T&T占据。铝塑膜作为尚未实现国产化的锂电材料,其毛利率高达60-80%。据估计,目前铝塑膜全球市场空间仅为数十亿元,随着下游需求放量,行业增速有望超过40%,潜在市场规模将达百亿级别。
 
锂电池铝塑膜
 
我国锂电池铝塑膜差距
作为一个锂离子电池生产和消费大国,我国已经基本形成从矿产资源、电池材料和配件到锂离子电池及终端应用产品的完整产业链。近年来,我国锂离子电池市场一直保持快速增长的形式,我国锂离子电池市场规模由2011年的277亿元增至2015年的850亿元,年均复合增长率高达32.4%。以下就介绍锂电池铝塑膜在我国的情况。
作为软包电池的核心材料,铝塑膜的生产技术难度远高于隔膜、正极、负极、电解液,是锂电池行业内三大高技术之一。从产品性能上看,我国锂电池铝塑膜产品与国外产品存在较大差距,主要表现在:铝箔表面处理工艺落后、污染大;铝箔的水处理会产生“氢脆”,导致铝塑膜耐拆度差;铝箔表面挺度不够,良品率差;聚丙烯与高导热的铝箔表面复合时易卷曲,产生层状结晶;国内胶粘剂配方工艺较差,易出现分层剥离问题。由于这些生产工艺技术的不足,我国生产的铝塑膜产品冲深较大在5mm左右,始终无法达到良好的性能要求。而国外可达到8mm,有的甚至达到12mm,总体与国外产品还有一定差距;厚度方面,国内铝塑膜较薄只能做到70μm,量产的有112、88和72μm,而日本铝塑膜较薄可以做到40μm,65和48μm的也实现量产。为何铝塑膜的制造技术难以突破,总体来说主要是材料、设备、工艺方面存在不足,其技术难度主要在于工艺的控制—反应条件的准确控制。



 
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