臻鋰新材程勛亮：超薄復合銅箔已完成批量測試 2025年規(guī)模化量產
隨著新能源汽車、消費類電子、儲能等產業(yè)對鋰電需求持續(xù)擴大，新型應用領域如eVTOL快速發(fā)展，再加上國家新能源戰(zhàn)略推動，催生企業(yè)對鋰電池要不斷進行性能升級，進一步提升鋰電池的能量密度、提高其安全性、降低制造成本。
集流體是鋰電池中不可或缺的重要組成部件，然而集流體在電池中并不貢獻容量。以負極集流體銅箔為例，它約占鋰電池總重量的10%、總成本的15%，減少銅的用量有望提升鋰電池質量能量密度、降低原材料成本。
復合集流體提供了解決方案，它具備創(chuàng)新的“三明治”結構，中間層為聚合物高分子基底，上下鍍層為金屬(例如銅或者鋁)，其在提高鋰電池能量密度和安全性、降低重量和材料成本等方面均有重要作用，被認為是未來電池的關鍵組成部分。
如今復合集流體生產制造商大量涌現，爭分奪秒地搶奪前期市場。蘇州臻鋰新材科技有限公司(以下稱“臻鋰新材”)作為一家創(chuàng)新型的新材料企業(yè)，聚焦高性能、低成本涂層制備技術，不斷創(chuàng)新實踐，采用差異化打法，致力于提高復合集流體產品性能，進一步降低生產成本。今年上半年，臻鋰新材獲得IDG、云啟、德同數千萬元天使輪融資。
日前，在CBIS2024由臻鋰新材冠名的“電池材料迭代與產業(yè)化應用”專場主題論壇上，蘇州臻鋰新材科技有限公司研發(fā)總監(jiān)程勛亮博士發(fā)表了題為《一步磁控復合集流體助力鋰電池減重降本》的主題演講，向與會代表分享了臻鋰新材磁控濺射一步法制備復合銅箔、復合鋁箔的技術特色。在論壇同期，臻鋰新材還舉行了“臻精引領，鋰動未來”新品發(fā)布會，發(fā)布了超輕薄復合集流體、涂碳復合集流體、銅鋁復合箔、真空補鋰負極等新產品和新技術。
圖為蘇州臻鋰新材科技有限公司研發(fā)總監(jiān)程勛亮博士作主題演講
01
創(chuàng)新“磁控濺射一步法”制備復合集流體，減重效果明顯
“從傳統(tǒng)銅箔到‘三明治結構’的復合銅箔，通過銅層的減薄能實現降本、減重、提升電池循環(huán)壽命的效果。”程勛亮在演講中表示。關于復合銅箔的制備方法，他指出，現在的主流技術路線是水電鍍方式，它至少需要兩套設備來完成打底層和增厚層。而臻鋰新材的特色是業(yè)內首家完成磁控濺射一步法技術突破與產業(yè)化生產，可在同等導電性要求下實現材料輕薄化，并具備更高的生產效率與良率。
在性能層面，得益于磁控濺射精細化鍍膜技術，能有效解決鍍層致密性不足、與膜基結合力較弱、A/B方阻偏差大等行業(yè)卡脖子難題;在成本層面，能有效提升生產效率和良品率，實現材料成本顯著降低。此外，干法工藝對環(huán)境更友好，占地面積小利于擴大量產。
磁控濺射技術生產卷對卷的復合銅箔遇到的最大挑戰(zhàn)是高溫燒膜，磁控會產生高溫，而基膜不耐高溫。程勛亮表示，“臻鋰新材憑借在上海交通大學近20年的技術積累，已實現了核心部件的自主設計，最終形成了高速低溫的磁控濺射技術，實現了沉積速率的顯著提升，解決了生產效率問題。”
程勛亮進一步介紹了超薄復合銅產品相關電池驗證評測結果。以單側純鍍銅0.7μm(ZMLC-25序列)的復合銅箔為例，相比傳統(tǒng)6μm純銅箔減重60%以上，在負極片中減重約15%，反映在電芯上可以提升質量能量密度4.5%以上。另一超單側鍍銅厚度0.4μm(ZLMC-50)的超薄復合銅集流體，有效提升電芯質量能量密度>5.5%。研究結果表明超薄款復合銅箔，相比傳統(tǒng)6μm銅箔以及目前主流的單側鍍層1.0～1.2μm的復合銅箔具備更高性價比，且綜合性能相當(包括倍率性能、循環(huán)性能等)。就復合銅箔導致電芯內阻增加的問題，程勛亮提出一系列解決方案，其中包括表面涂碳、表面粗糙化處理、極耳加寬、極耳增厚、全極耳設計等，并一一展示了相關電池驗證結果，得到與會代表們的熱烈討論。
據了解，臻鋰新材的核心團隊均來自于上海交通大學。其“磁控濺射一步法”制備技術源于上海交通大學機械與動力工程學院涂層技術小組的研究，該小組成立于2005年，聚焦高性能低成本涂層制備技術的研究。此后數年間，臻鋰新材的核心團隊圍繞鋰電池關鍵材料的先進制備技術，開展關鍵難點攻關，并于2022年取得技術突破，實現了第一代復合集流體產品制備。
值得一提的是，今年上半年，臻鋰新材宣布完成數千萬元天使輪融資。本輪融得的資金將主要用于2.0代設備投產、設備核心部件改造及研發(fā)生產等。據悉，臻鋰新材超薄復合銅箔5月開始批量送樣，得到頭部客戶正面反饋，目前已部分完成測試，并計劃于明年實現規(guī)模化量產。
“磁控技術除了可以做復合銅箔、復合鋁箔，還適用于其他新技術開發(fā)。”程勛亮表示，最近臻鋰新材也在配合一些電芯廠做鍍鋰的預研，比如負極預鋰化、超薄鋰金屬負極等。“未來臻鋰新材將不斷通過技術創(chuàng)新推動行業(yè)降本增效，助力鋰電新能源行業(yè)高質量發(fā)展。”
02
“蟬翼”“鱗甲”“創(chuàng)見”系列新產品、新技術問世
峰會期間，臻鋰新材還舉行了“臻精引領，鋰動未來”新品發(fā)布會，臻鋰新材董事長兼總經理李驍博博士發(fā)布了“蟬翼”系列復合銅箔及涂碳復合銅箔、“鱗甲”系列復合鋁箔及涂碳復合鋁箔、“創(chuàng)見”系列銅/鋁復合箔及一體化鋰箔等新產品、新技術。
圖為臻鋰新材董事長兼總經理李驍博博士介紹新產品
>>>“蟬翼”系列復合銅箔及涂碳復合銅箔
該系列產品主打“輕薄”，面向不同市場需求、不同的細分場景匹配有多個序列的產品。
第一款：“蟬翼”59系列產品。該款產品以4.5μm的聚合基膜作為基材，表面進行0.7um的涂層，總厚度是5.9μm。其相較于傳統(tǒng)的6μm銅箔可實現減重65%，同時適用的充放電倍率性能達到3C范圍。
第二款：“蟬翼”59+系列產品。該款產品是在“蟬翼”59的表面再進行1μm的涂碳層制備而成，倍率性能可以提升至5C。據介紹，該款產品主要是為滿足更高的電池能量密度、更快的充放電及更長的充放電循環(huán)壽命需求而推出。
此外，面向對電池本身充放電速率要求不高的場景，臻鋰新材還能提供更薄的箔材。例如，可將表層的涂層厚度進一步減薄到0.4μm，總厚度為5.3μm，其相較于傳統(tǒng)箔材，實現減重75%，減薄12%，適用的倍率場景約為2C。
>>>“鱗甲”系列復合鋁箔及涂碳復合鋁箔
第一款：“鱗甲”85系列產品。該款產品以6μm的聚合材料作為基膜，在表面應用1μm涂層的制備。其相較于傳統(tǒng)12μm的鋁箔，能實現減重58%，減薄34%。同時，它的倍率范圍可以做到2C，表面完全是零針孔、零顆粒的狀態(tài)。
第二款：“鱗甲”85+系列的產品。該款產品通過在復合鋁箔表面涂碳，實現電池內阻的降低以及倍率的提升，其倍率范圍、倍率性能可提升至4C。
第三款：最新系列產品“鱗甲”65。該款產品以4.5μm聚合基材作為基底，在表面進行1um的涂層之別，總的厚度是6.5um，相較于傳統(tǒng)鋁箔，可實現減重65%，減薄46%，滿足的倍率范圍約為2C。
>>>“創(chuàng)見”系列銅/鋁復合箔及一體化鋰箔序列產品
面向未來固態(tài)電池領域，臻鋰新材基于自身涂層技術優(yōu)勢，積極進行前瞻性技術研發(fā)和布局。例如銅/鋁復合箔、一體化鋰箔等序列產品。
本場新品發(fā)布會，臻鋰新材共發(fā)布了以上三款系列產品。面向當前材料體系，臻鋰新材主推的材料以“蟬翼”系列復合銅箔為主。同時電池中國還了解到，臻鋰新材目前已完成了“鱗甲”系列復合鋁箔的開發(fā)，預計將在2025年Q2正式推出。面向未來固態(tài)電池領域，臻鋰新材預計將在2026年推出銅鋁復合箔以及一體化鋁箔“創(chuàng)見”序列的產品，以滿足未來在固態(tài)電池當中減薄以及提升電池壽命的需求。
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