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(转)锂电池铝塑膜—国产化面临的困境和机遇(新纶科技)
嫩韭菜花
超短低吸
2021-06-24 13:35:05

软包锂电池因具有安全性能好、重量轻、容量大、内阻小、设计灵活的优势,被广泛应用于消费电子、汽车、军事、医疗、电动工具等行业。软包锂电池的本质其实只是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳,而它性能如此优异,其中功不可没的当属聚合物外壳中的铝塑膜。

一、铝塑膜的简介

铝塑膜,即铝塑复合膜,指用于产品包装的、同时具有铝箔层和塑料薄膜层的膜产品。在锂电产业,铝塑膜应用于软包装锂电池的封装,是软包锂电池电芯的配套产品,主要起到保护内部电池材料、将内部电芯与外界相隔绝的作用。

常见的铝塑膜厚度有 88um 113um及152um。
铝塑膜与其他常用塑膜相比具有以下的优点:
1)铝塑膜具有极高的阻隔性:比普通铝塑复合膜的阻隔性高10000倍。
2)有良好的冷冲压成型性:能够根据客户产品需求,契合新的电芯型号。
3)有很好的耐穿刺性:由于聚合物锂电池芯周边有铜、铝网毛刺造成点状腐蚀,加速电化,抽真空收聚时,毛刺会猛刺内膜,可能刺穿内膜直至铝箔,电芯内的氢氟酸将直通铝箔学腐蚀,改变电解液组成,严重时将铝箔腐蚀穿而漏液,同时会造成短路,导致电池报废,因此耐刺穿性尤为重要。
4)有良好的耐电解液稳定性:多种有机溶剂通常会溶胀,溶解、吸收软包装材料,他们是胶黏剂的良好溶剂,会破坏复合层粘结效果,改变电解液中组份的浓度,进而影响电池的电性能。而强腐蚀性氢氟酸的存在,将严重腐蚀铝箔,使内膜与铝箔分离,进而把铝箔腐蚀穿孔,从而破坏整个包装,而铝塑膜良好的耐电解液稳定性,保证了整个电池的安全。
5)铝塑膜耐高温,绝缘性强:金属电极片厚度100u左右,在压力下热封时,内膜中如果没有耐高温的绝缘层存在,金属电极常常被压倒包装铝箔上,造成短路,使电池报废,成品率降低,因此耐高温,耐绝缘是外壳的必备属性。

主要性能要求如下:


二、铝塑膜的结构及分类

铝塑膜的主要成分由ON/ALCPP共三层物质构成,按照制备工艺不同,铝塑膜可分为如下两类,以下为典型的大日本印刷(DNP)和昭和电工(shaowa)铝塑膜的结构示意图:

  干法应用广泛,大量应用在电动车、航模、等大倍率、高容量动力电池上;热法一般应用在对容量要求不高的电池上,两者在手机电池、MP3、MP4等电池上都有大量应用。
表层ON层(尼龙层):尼龙层的优选厚度为12~40μm,主要作用是保护中间层铝箔层不受划伤,并且在加工过程中能够连续操作而不破坏外观,以及在电池的使用过程中防止由于跌落等对电池造成的冲击震荡等来进行保护内部,因此对外层材料的最主要要求就是抗冲击性能好、耐穿刺性能好、耐热及绝缘性能,耐摩擦性能好。
中间AL层(铝层):铝箔层的主要作用是防止水分的侵入,金属Al在室温下会与空气中的氧反应生成氧化膜,阻止水汽渗入从而保护电芯内部。同时铝箔层在铝塑膜成型的时候还提供了冲坑的塑性;材料一般使用纯铝类或铝-铁类合金(软质材),铝箔芯层的厚度一般30~50μm。
内层CPP(聚丙烯)层:软包电池失效的主要因素是电芯胀气和漏液,而电芯胀气的主要原因是由极耳与聚丙烯薄膜(CPP)粘合不良引起的。因此CPP 材料必须与金属Ni、Al 及极耳胶块有良好的热封粘贴性,具有耐电解液、绝缘性和耐戳穿性能,能防止电极与锂离子电池软包装材料之间的短路,同时要求与其铝箔层间的复合强度高,因此CPP层一般是20~100μm的厚度。
层间胶粘剂:胶粘剂特别是层与层之间的胶层,需要有较强的耐电解液性能、耐温热老化性能和较强的粘接性能,同时胶粘剂层不能与电解液发生化学反应。

三 、铝塑膜的制备工艺

  大致上讲,铝塑膜的制备方法分为干法和热合两类:
干法:AL和CPP之间用接着剂粘结之后,直接压合而成。优势在于重申成型性能,防短路性能,外观(杂质、针孔、鱼眼少),裁切性能上。另外耐电解液和隔水性良好。
热合:AL和CPP之间用MPP接着,然后在缓慢升温升压的条件下热合成,制作过程较长。并且由于长时间高温烘焙作用,使ALF脆化,从而导致冲深性能劣化。优势只在于耐电解液和抗水性方面,而其冲深成型性能,防短路性能,外观性能均不理想。


  四、国内铝塑膜厂商面临的困境

  目前我国铝塑膜产品的性能,只有极少数企业的几项技术指标可达到日本企业的水平,存在的主要问题是耐电解液和冲深不过关,国内铝塑膜的冲深在5mm左右,日韩的在8mm,甚至达15mm,总体与国外产品还有一定差距。尤其是反应条件和精度控制,这种高精度的材料制造过程中,经常是差之毫厘谬以千里,工艺控制的难度就体现在分毫之间。目前,国内铝塑膜厂商存在着以下五大困境:
  1)铝箔质量不佳,表面处理工艺落后:由于采用水洗出油和“铬酐”钝化处理,污染大。同时由于水有表面张力,导致铝箔微孔中的油无法清洗干净,导致后续工序产生缺陷;
  2)铝箔的水处理工艺会产生“氢脆”,因此国产铝塑膜耐拆度差;
  3)铝箔表面涂布UV层、铝箔挺度不够、干式法复合时易褶皱、宽幅产品良率差;
  4)对于CPP,国内主要采用淋膜机淋涂,与高导热的铝箔表面复合时,易卷曲、产生层状结晶;
  5)由于国内胶粘剂配方技术原因,导致产品易出现分层剥离问题。


  五、国产铝塑膜的发展和机遇

铝塑膜生产难度大、技术壁垒高,全球市场基本被大日本印刷(DNP)、昭和电工、凸版印刷(现被紫江收购)、韩国栗村四家企业垄断,目前预估国产化率尚不足30%。虽然国内一些企业已经涉足铝塑膜行业,但目前国产技术指标难以可达到日本企业的水平,良率,冲深及一致性仍需亟待提高。
高强的垄断性强,导致价格居高不下,进口厂商毛利率达超过50%。同时,铝塑膜成本占软包电池成本的10%-20%,而国内外铝塑膜的价格差距约在30%~50%。随着锂电池行业竞争的白热话,国内锂电池厂商迫切要求降低锂电池原材料成本,铝塑膜由国产替代进口是大势所趋,是必然之路。
国内铝塑膜企业供给现状:在中低端3C数码消费领域,铝塑膜基本已经实现全部国产化。在高端消费电子产品及动力市场,国产优质厂商也在逐步渗透,市场前景广阔。国内已经大规模量产企业:紫江,道明,新论,华谷,卓越,明冠,福斯特等等。

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ST新纶
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  • 018小-车ju
    中线波段
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    2021-06-24 21:13
    正文中写凸版是被紫江收购,图是新仑,实际是是新纶科技吧?
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    于2021-06-24 22:04:36更新
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  • 只看TA
    2021-06-24 22:46
    新纶科技今天走的是苹果的线…
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  • 只看TA
    2021-06-24 22:00
    买不到新纶科技,道明光学是一个很好的替代标的。 S道明光学(sz002632)S
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  • 只看TA
    2021-06-24 17:14
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  • 只看TA
    2021-06-24 16:53
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  • 白茶
    只买龙头的公社达人
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    2021-06-24 16:44
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  • 把韭腌欢
    航行五百年的老司机
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    2021-06-24 16:28
    V感谢老师分享
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  • 廖廖
    超短低吸的小韭菜
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    2021-06-24 15:57
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  • 只看TA
    2021-06-24 15:28
    谢谢分享
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  • 只看TA
    2021-06-24 15:06
    感谢分享,花花辛苦了
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