明冠鋰膜李成利：集成化工藝可提升鋁塑膜穩定性和一致性
“鑒于當前鋁塑膜制作工藝的繁復，以及未來鋁塑膜發展的各項需求，鋁塑膜生產過程中的自動化、集成化將成為一種趨勢。”在日前舉行的第七屆動力電池應用國際峰會(CBIS2022)上，江西明冠鋰膜技術有限公司執行董事李成利，在其主題為《集成化工藝在鋁塑膜產業化過程的應用》演講中如是說。
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傳統鋁塑膜工藝現狀
通常來說，某種產品的技術工藝，源于產品本身的結構和特性的需求。李成利介紹，鋁塑膜的結構由四層薄膜AL、PA、PP、PET所組成。因為某些特性的需求，比如鋁箔為了保證復合后的粘結性，在復合工藝之前需要對其進行處理。所以，四層薄膜和鋁箔的處理需要四到五道工序。如果加上后面的固化和分切，鋁塑膜制作至少要七到八道工序才能完成。
之所以造成目前這種工序繁冗的局面，李成利指出，主要是因為鋁塑膜國產化之后，實際上仍都是基于傳統的設備、傳統的工藝，以及周圍相近產品的思路設計的。因此，雖然目前的工藝能滿足現有客戶大部分產品的需求，但是穩定性需要提高。這是目前鋁塑膜工藝的一個現狀。
“在配料段，大部分仍采用半自動化為主的方式，而在涂布段，為了實現鋁箔的脫脂、鈍化過程，大部分采用水洗鈍化工藝”。李成利介紹，從結構來講，四層薄膜都是通過膠黏劑一層一層涂布疊加復合，這種工藝的優點是可依托現有的設備、現有的工藝，打樣周期相對短，便于工藝摸索。但缺點比較明顯，因為四層薄膜需要多層疊構，整個工序反復，加工成本高，勞動強度比較大。
02
應用擴展對性能要求提高
鋁塑膜是鋰電池中最后一個仍未大規模國產化的關鍵材料。李成利表示，首先從材料的開發端來看，國產鋁塑膜力爭提升材料的各項指標，使其能夠等同或者超越進口材料，以使得產品具有生命力和競爭力，所以整個開發周期也比較長。
從材料的應用端來看，因為鋁塑膜的國產化時間比較短，所以數據累積并不充分，“實質性進展的速度，并沒有因為國內的短缺而加速”。李成利指出，在保證性能情況下，價格雖然相對于進口材料大幅度下降，但是也不及終端的預期，所以這也制約了鋁塑膜國產化進程。
雖然如此，整體而言國產鋁塑膜的成績還是令人欣喜的。“歷經幾年的努力，國產化鋁塑膜出現了大的轉變。從咱們的移動電源、儲能，到現在的乘用車等方面都取得了不錯的進展。”李成利說道，同時應用面的拓展對鋁塑膜的性能，也提出了各方面的改進需求，主要是：性能穩定、質量高、滿足定制化的需求、滿足加工性的需求。
李成利表示，從技術上講，鋁塑膜品質的穩定性，源自于材料端和過程端兩方面。選擇合適的材料是保障鋁塑膜性能穩定的基礎。而穩定的材料，同樣需要穩定的制造工藝，穩定的過程和穩定的自動化設備。所以要實現穩定，制造過程的簡單化和設備的集成化，成為了必不可少的條件。
據悉，鋁塑膜是在1999年由日本昭和電工和索尼共同研發的材料，現有的材料結構和技術標準大多都沿用了初期的設計標準。李成利指出，隨著電池應用領域的拓展，包括電池本身安全性設計等需求，使得原有的技術指標需要做進一步的提升。另外在加工制造方面，也需要改進。
03
集成化工藝的優勢明顯
集成化制造是鋁塑膜產業化趨勢。為了實現連續化的生產，滿足配料的過程，未來手動操作或者半自動化的方式，逐步將會被全自動的在線配料、自動供料或者是在線監測的方式取代。李成利指出，這既能滿足規模化生產的需求和配料穩定性的需求，在產品的穩定性方面也將會起到很好的保障性作用。
當然，這類設備的缺點也比較明顯，那就是自動化設備的投資成本增加，小批量生產時，物料切換不方便。
“整個鋁塑膜制作工藝的核心是涂布段，鋁塑膜整個集成化的程度就決定了產品的品質。”李成利指出，通過工藝集成化后，減少了物料周轉的次數，工藝縮短，重復性加強，能耗減少，勞動強度降低。設備的占地面積也少，效率提高。缺點就是，設備的自動化程度要求很高，單機的投入成本也比較高。
此外，明冠設計了另一套工藝思路，從物料直接向產品的轉變。全面完成了雙面涂布和四層薄膜的疊加工藝。通過全過程的優化，實現了物料和產品的直接轉換，中間沒有物料的周轉，減少了場地和設備投資，降低了整體運營成本。
“鑒于目前鋁塑膜的工藝特點，及電池對鋁塑膜的穩定性及可靠性需求，高度集成將成為未來鋁塑膜工藝的發展方向，通過高度集成后的材料在一致性方面更具有可靠性，電池規模化生產的穩定性也定將從中受益”李成利總結。
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