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- 发布日期：2024-01-20 08:12 点击次数：367
摘要
作为锂电赛道最受关注的细分领域之一，复合集流体已经迎来产业化的关键关口。
作为锂电赛道最受关注的细分领域之一，复合集流体热度持续升温。
从下游需求来看，复合铜/铝箔因具备高安全、长寿命、低成本、强兼容特点，成为极具潜力的新型箔材。通过“金属层-高分子支撑层-金属层”的三明治结构，复合集流体能够在电芯系统短路时起到保险丝的作用。
相比于传统箔材，复合铜/铝箔更利于减薄降重并提升安全性，其中，复合铜箔显著降低了铜材的使用比例，带来成本降低。
时间划至2024年，复合集流体已经迎来产业化的关键关口。
一方面是，复合集流体企业已经掀起扩产潮，从设备到产线，从产品验证到商业装车，复合集流体的闭环产业链已呈现多点开花的局面。
去年6月，搭载宁德时代麒麟电池的极氪001千里续航套装实现交付，该电池使用的NP2.0技术主要依靠复合集流体实现。更早之前的3月，广汽埃安发布的弹匣电池2.0，同样采用的是复合集流体材料，并通过了军标级枪击测试。
据高工锂电不完全统计，2023年进行复合集流体产能规划及开工的项目投资超过229亿元，规划产能超过30亿平方米/年。
市场数据亦显示，复合集流体正处于从0到1的关键关口，随着下游市场高安全性、高能量密度的需求，2025年复合集流体市场有望超过290亿元。
但另一方面，从目前复合集流体生产工艺变化来看，真空磁控溅射、真空蒸镀、水电镀等一步法、两步法、三步法交织，不同的生产工艺仍存在不少技术瓶颈。
在实际的镀膜中，磁控溅射的密度过低，无法对聚合物膜材进行有效活化，导致铜膜和聚合物基体结合力差，溅射铜种子层中，高温金属熔融物易熔穿箔材形成穿孔；在真空蒸镀中，金属蒸汽转化为固态存在密度差、薄膜附着力小等问题；水电镀存在颗粒、表面纹理不一的同时，过多的电解液对环境影响较大。
不仅仅是设备工艺问题，在基膜材料选择上，PP/PET/PI的选择在业内尚未达成共识，而基材的选择又直接影响到成品技术路线和应用选择。
高工锂电注意到，攻克复合集流体产业化技术难关，汇成真空基于多年的Know-how积累，成为国内少数复合铜箔高产能批量化生产的设备企业。
截至目前，汇成真空在复合集流体领域已构建了完整的产品矩阵，在镀膜设备上已形成了磁控溅射光学镀膜设备、磁控溅射卷绕镀膜设备、蒸发卷绕镀膜设备等多场景应用设备，助力复合集流体商用加速度。
全干法一步镀膜出击
在锂电产业高品质、大规模交付标准下，新材料的延展性、导电性、耐受性、抗氧化腐蚀仅是基础标准。在更高维度层面，保证电芯体系的稳定性，满足电池厂商ppb级生产标准下稳定交付才是产品竞争的关键。
在复合集流体工艺生产中，主流工艺有磁控溅射、真空镀膜和水电镀，基于不同生产工艺的特点，复合铜箔普遍采用干法+湿法的两步法。通过磁控溅射在PET/PP基材上镀上一层铜膜，实现薄膜表面金属化，再通过电镀工艺加厚铜膜以达到电芯生产标准。
不过，汇成真空副总经理李志方表示，随着磁控溅射环节的成本下降以及效率提升，全干法一步制造复合铜箔是未来的必然趋势。
针对行业普遍存在的穿孔、铜膜结合力差导致的镀膜设备走速低等问题， 亿配芯城 汇成真空已进行了针对性的工艺迭代，持续挺进一步法工艺。
通过高能量低密度氩离子轰击、刻蚀与清洗，再将铜金属注入柔性有机薄膜基底，形成互穿网络结构，汇成真空攻克了铜箔界面结合强度瓶颈，并保持了铜箔界面的长期完整性。
另一方面，汇成真空还通过氩离子周期性刻蚀叠加电离度金属铜原子沉积，对铜箔进行致密化，减少铜膜穿孔风险。氩离子刻蚀过程中粗化了导电集流体表面，使其充分与活性物质接触，提高导电性。配合汇成真空一次性完成的PET/PP双面镀膜卷绕设备，生产效率大幅提升。
以汇成真空研发的复合铜箔PVD磁控溅射卷绕镀膜设备为例，可实现镀铜3.0~4.5μm、幅宽600～1650mmPET/PP等塑料薄膜表面一次完成双面镀铜膜20000m，设备工艺走速0.5-30m/min。
在复合铝箔方面，针对常规镀膜技术存在的飞溅颗粒和针孔缺陷、高温导致基膜变形、单炉热损伤等问题。
HCVAC自主研发了一步法PVD RTR蒸发镀铝膜技术，超薄复合铝箔 PVD 蒸发卷绕镀膜设备，实现在厚度4.5～6.0μm、幅宽600～1700mmPET/PP塑料薄膜表面一次完成双面蒸镀铝膜，设备工艺走速10-100m/min，跨越大规模快速蒸发沉积厚铝膜难关。
从产业化进程来看，相比于两步法、三步法，一步法由于更高的集成度，更高的生产效率以及更环保绿色的生产逐渐受到业内的认可。伴随着不断的工艺升级，汇成真空一步法也将加速复合集流体产业化。
PVD技术国产化“破壁”
以真空磁控溅射为代表的高端设备，是复合集流体商用量产的关键支撑。
但真空镀膜工艺起源于国外，以磁控溅射为代表的核心技术多掌握在美国、日本、德国等企业手中，国内锂电企业多依赖进口设备。随着国内锂电产业的快速发展，这已经带来种种弊端。
首先，由于不掌握关键零部件、工艺的自主权，导致进口设备价格昂贵，成本居高不下；其次，国内的技术标准和国内的生产流程不匹配的问题，导致交付、调试进程慢；再者，技术迭代周期由供应商决定，对终端市场的变化敏感性不足。
如今国内锂电产业已经高度成熟，从原材料到电芯制造，国产自主性显著。随着下游新能源汽车市场进一步在安全性、能量密度、循环寿命等综合性能提出要求，加之锂电出海带来的环评和碳足迹追踪，适应新的技术迭代周期，契合极限智造新形势，在复合集流体领域，填补高端国产设备空白势在必行。
汇成真空作为国内早期进入真空镀膜领域的企业，持续专注于高性能真空镀膜设备研发生产，已在精密光学、平板显示、太阳能、半导体、锂电等领域积累深厚专利技术，并在真空镀膜领域具有完备工艺方案。
作为一项综合性的研究课题，汇成真空在真空镀膜领域解决了物理学、化学、结晶学、表面科学等基础科学难题，并在机械设计、传动机构、电气自动化等领域积累Know-how。
经过17余年的技术和工艺探索，汇成真空已经拥有了一支近百人的高层次研发团队，掌握了磁控溅射靶设计技术、电子束增强离子清洗装置技术、卷对卷真空镀膜设备设计技术、真空连续生产线设计技术、超低温成膜等核心技术，打破了制约国产真空镀膜设备发展的关键环节。
凭借在真空镀膜设备的卓越研发创新实力，汇成真空被广东省科学技术厅授予“真空镀膜应用工程技术研究中心”，获评“专精特新‘小巨人’企业”，并成为了“广东省博士工作站”。
在如今锂电出海的大趋势下，汇成真空也将紧抓真空镀膜设备从输入向输出转向的机遇，在锂电箔材制造上，赋能新能源变革绿色、安全、高可靠性。
审核编辑：汤梓红