【CBIS2020】五星铝业边慧娟：锂离子电池集流体用铝箔的发展趋势

2020年10月16日-17日，“第五届动力电池应用国际峰会（CBIS2020）暨首届中国新能源新材料（宁德）峰会”盛大开幕，在主题论坛2上，杭州五星铝业有限公司 总经理边慧娟发表了题为“锂离子电池集流体用铝箔的发展趋势”的精彩演讲。

以下为演讲实录：

大家下午好！非常感谢化学与物理协会给了这么一个机会，共聚宁德，共话新能源。我们是锂电池集流体用铝箔，今天简单跟大家分享一下我们锂电池集流体用铝箔的发展趋势。

我的报告分为四个部分，一个是公司产品介绍，第二个是集流体用铝箔的技术要求，第三个是集流体用铝箔的技术演变，第四个是集流体与铝箔的质量管控以及新的技术。

五星铝业于2018年在A股上市，是全球产销量最大的铝箔制造商，全球领先的锂电池铝箔制造商，中国民营企业500强。我们目前在全球有5个生产基地，一个在江苏镇江，一个在杭州余杭区，一个是在内蒙古。2017年，我们也响应习近平总书记的“一带一路”走到了泰国，在泰国的罗勇工业区建了一家工厂。去年12月，配合很多锂电池厂在欧洲布局，我们在意大利收购了铝箔厂。

这里我简单讲讲我们的荣誉，我们是中国铝箔材十强企业第一名，这个第一是蛮有含金量，是有色金属协会给我们公司颁发的奖项。今年又获得两个奖项，都是跟新能源相关的集流体，一个是国际首创，从之前的20微米的集流体用铝箔，减到了现在最薄9u集流体用铝箔的量产，而且8u产品已经研发出来，预计将在12月份进行量产，7u的技术已经进行技术储备。第二个创新奖是高延展性产品的技术性能奖项。

集流体顾名思义就是汇集电流的一个结构或零件，是锂离子电池中不可或缺的一个组成部件之一。而铝箔常被用作锂电池中正极的集流体，这个在座的各位大咖都比较了解，正极是用铝箔，负极用铜箔，中间用隔膜进行隔开。

其实，铝箔在整个的电芯占比中是非常小的，1%都不到，但是它的作用却非常的大。我经常跟客户交流，说我们铝箔是“负重前行”，因为铝箔单价非常低，在电芯当中占比非常小，但是附着在它身上的正极材料很贵，像有些三元的都是几十万，所以铝箔本身的价值不高，但是附着在身上的材料的价值却非常的昂贵。

这是大家都非常清楚的，我们做了一个解剖，正极、负极，中间是隔膜，这是18650的一个圆柱解剖。

简单讲一下铝箔的定性，铝箔是0.2毫米以下的统称为铝箔，这是铝加工对它的一个定性。现在的铝箔分为厚箔、单零箔、双零箔，现在的铝箔技术最薄可以到4.5个微米，但是真正在锂电池上应用的9u，动力上面最薄的也是国内头部企业现在用了10u。这是跟新能源相关的三款产品，这个没有进行过一些表面的处理、加工，厚度8微米到0.03毫米，到30微米，宽度基本上250到1450，250在实验线上用得比较多。现在量产线上，是400到600之间，动力最宽是6380。铝塑膜刚刚明冠和锂盾已经介绍，这款铝箔我们也在做，替代了日本的技术。其实，锂电池用的集流体铝箔也是这么一个情况，因为最早的时候，像日韩的锂电池起步早于中国，只是中国近几年在总量上反超了日韩。所以之前最早的时候，锂电池用集流体铝箔都是从日本进口。五星铝业2009年进入这个行业以后，开启了替代日本铝箔的进程，所以整个刚好借助于新能源汽车的风口给我们这些材料、设备企业的成长创造了技术进步、规模提升、市场飞跃的机会。

还有一款产品是我们在做的涂碳铝箔，主要厚度是12微米到18微米，合金有1100、1060、1N00、1235，涂布宽度是200到1350。碳层的厚度现在基本上1个微米，我们是双面图，就是1个微米乘以2。模式有连续涂布跟间歇涂布，应用的领域主要是储能跟EV动力，EV动力是铁锂上面用得比较多。

这是铝塑膜生产加工工艺，首先是锭块买过来进行熔炼，然后再进行连铸、连轧，再进行冷轧，到了薄胚再进行冷轧。一面是亮面，一面是哑面，经过合卷的过程进行叠轧，现在基本上用双面为主，我们铝箔进行了单张的压延，也是对我们性能的提高。最终是精轧、分切，到最后的出货，其实整个工业链还是非常长。

第二个讲讲集流体用铝箔个性化的技术要求。其实锂电池用铝箔，从2009年进入到这个行业最早的时候一窃不通，不明白这个铝箔到底怎么做。一开始采用了传统铝箔的产品的做法，可能在座的每一位都很清楚，主要用在食品包装用铝箔，包括我们的药品包装，包括男生用的男士香烟用的铝箔，那是6个微米的厚度，像女士面膜包装袋、娃哈哈、康师傅包装上面看到基本上都用到这个铝箔，其实生活方方面面都有用到铝箔。所以前期我们就采用了传统的轧制和生产工艺模式，我们也进行了一个对比，最早的时候，锂电池用铝箔是涂布的版型要求非常高。锂电池用铝箔有一个AGC的版型管控，再进行数据量化进行分析。传统铝箔只要在AGC上面能够通过就ok，相对来讲版型要求没有这么高。几何尺寸我们进行了一个比较，传统铝箔基本上厚差正负5%，宽差在1%，甚至1.5%，这个问题都不大，宽一点、长一点。但是锂电池用铝箔现在的厚差，前两天刚好也有客户提出更高的要求，就是厚差的要求后面达到正负3%。这对锂加工行业来说是很新的挑战，全部的设备厂顶多签订正负5%，不会签订正负3%或者4%这么一个数据，不来给你保障。所以这一切数据要达成，我们都要通过工艺跟我们后面设备的精调来达到。表面端面的质量，像我们这些传统用的产品是快消品，基本上使用了就扔掉了，对外观的要求也不是特别高。但是这个锂电池用的铝箔，对表面质量要求非常严格，我们称它为零缺陷，一点缺陷不能有，针孔数量、表面凹凸点等等都进行了量化。机械性能，这个最起初的时候强度基本在160到220这是中强度，高强度是250到330，延伸率大于等于3%。传统铝箔抗拉强度基本上170到190，我们延伸率是1.5，所以这个差距还是非常的大。下面要讲的是表面润湿张力，传统达因值达到30，锂电池用的铝箔要达到31，甚至达到33。假如这个润湿张力不够的话，铝箔涂正极材料，会有收缩的情况，直接影响这个涂布的质量。刚刚讲的这些都是硬性的要求。

第三点讲一讲集流体用铝箔的技术演变。从2009年进入到锂电行业，我们一开始刚刚讲了基本上就是搜索阶段，我们通过国标的标准，抗拉强度非常低，15微米大于50个，随便怎么做都可以做到。第二个阶段，我们对它进行了一个初步的认知，初步了解这个产品的特殊要求，进行工艺的设计与开发，抗拉强度延伸，包括达因、针孔提出了相似的要求。第三阶段是准备的阶段，这个阶段就是把工艺通过不断完善和提升，2016年我们参与了电池箔国家标准的制订，表面润湿张力达到30达因以上，13u的针孔10个每平方，对于毛刺、异物等等都进行了量化。现在基本上已经到了一个非常成熟的阶段，最薄8um，性能的强度大于等于200兆帕。目前用电芯生产的锂电池正极集流体铝箔厚度基本上8-20um，是高导电率、超纯、高强度、高柔韧性和超薄的集流体是未来集流体的发展趋势。

2018年的时候，版型下塌量要求10-15mm，现阶段3-5mm，个别客户甚至到1-2mm。减薄技术上，我们处于世界领先的一个地位。性能也是这么一个情况，从2017年到2020年，从180-200mpa，现在提高到260-280，延伸率由1.5-2.5提升到4，甚至到5。达因要求，现阶段都是31，甚至到33，特别有底涂这一部分，对铝箔表面残油量要求还是非常高的。对表面端面的质量要求，毛刺、缺口不得超过200um。对异物的管控，表面的残油量要求越来越高。

这是集流体用铝箔质量管控的新技术。我们通过铁、硅、铜等合金金属的调配，改变金属内部的组织结构，优化它的性能。铁的元素主要就是提高性能，我们铝箔的塑性能够提高。钛的元素提高产品的延伸率，通过钛含量，同个元素在铝基体当中提高强度是非常有效的途径，像我们铁和硅更有利于铝箔的变形。

这个离线版型检测仪，国内自主研发的第一台离线版型检测仪，最大的检测宽度可以达到1650mm。这也是残油量的检测，也是引进国内的检测设备，通过显微系统的Mapping功能，对铝箔表面残油量进行精准的分析和检测。通过在线的意大利进口的针孔检测，包括表面的质量管控，对铝箔箔面的针孔和缺陷进行一个检测的手段。从源头通过管式过滤进行表面的过滤和内部的吸附，主要针对于铝锭过来的杂质进行捕获和进化，从源头控制这个产品的品质。这是针对涂碳改性铝箔简单的介绍，涂碳改性是后面衍生出来的一款产品，等于我们在铝箔的表面进行了碳层的涂附，有效提高电池组使用的一致性，降低成本，提高活性材料和集流体的粘接力，减少极化，第四是保护集流体延长使用使命。

谢谢大家，我的报告到此结束！

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅，仅作为参考资料，请勿转载！）