近日，国家工信部发布《电动汽车用动力蓄电池安全要求》（征求意见稿），以替代旧有的GB38031—2020标准，新标准做了一系列修改，其中核心逻辑就是提高对动力电池的安全要求，最终的目的是要达到电池发生热失控后不起火、不爆炸，让车内乘员有足够逃生时间。
修订的主要包括提升热扩散要求、完善热扩散测试方法等。在具体的测试验证方法上，新标准提出了针刺、外部直接加热、在电池单体内部布置加热片3种触发电池单体热失控的试验。试验时，制造商可自行选择其中一种触发方法，也可自行选择其他方法来触发热失控。当采用推荐的三种触发方法均未触发热失控，则认为电池产品无法被触发热失控，试验通过。若电池单体发生了热失控，则应观察电池包或系统在不晚于热失控发生后的5min内是否发出热事件报警信号，如未发出，则判定试验失效；如发出热事件报警信号，则应观察①电池包或系统是否发生起火、爆炸，②烟气在报警信号发出之前，以及之后5min内是否进入乘客舱，若以上任一种情况发生，则认为试验失败，只有两种情况均未发生，则可判定试验通过要求。此次新国标的出台，无疑进一步提高了电池厂家的入局门槛。
在提高电池安全性方面极具优势的复合集流体材料再次进入公众视野，引发强烈的关注和探讨。
复合集流体是一种高分子材料和金属复合的新型集流体材料。类似“三明治”结构，中间为基膜（PP、PET、PI等高分子材料），基膜两侧为镀铜或铝的金属导电层。
提高安全性：动力电池受到挤压时产生机械变形导致热失控发生的原因在于电池内部隔膜被挤破导致正负极接触，极板之间发生内短路。复合集流体解决热失控的原理在于：1）切断正负极接触：中间绝缘树脂层不导电、电阻较大，可提高电池在异常情况下发生短路时的短路电阻，使短路电流大幅度减小，因此可极大降低短路产热量，从而改善电池安全性能；2）点断路：导电层较薄，在穿刺等异常情况下，局部的导电网络被切断，防止电化学装置大面积发生内短路。相当于将穿刺等造成的电化学装置损坏局限于刺穿位点，仅形成“点断路”，不影响电化学装置正常工作。
图片来源于金美新材料官网
案例：2023年11月3日10点左右，杭州西溪湿地发生一起极氪009底盘碰撞后冒烟事件。根据现场勘查结合后台数据，事发时车辆发生较为严重的底盘磕碰，受到直接冲击的单个电芯出现损坏。除受损电芯外，其他电芯均为正常状态，现场车辆未出现热失控情况，无过火痕迹。
根据相关消息，极氪009的电池正是采用了复合集流体材料，此次事件进一步证明了复合集流体材料在解决电池安全问题上的重要作用。
提升能量密度：根据比亚迪的实验数据，负极采用3μm 的基膜+上下各 1μm 铜箔层的复合集流体，电池能量密度较 6μm 的传统铜箔集流体可提升 3.3%；若正极也采用复合集流体，电池能量密度可合计提升 6.1%。
减轻电池重量：PET 铜箔减轻 55.12%，PET 铝箔减轻49.33%。高分子基材密度较小，单位面积复合铜箔集流体重量较传统铜箔显著降低。铜的密度为8.96g/cm³，高分子材料中 PET/PP/PI 的密度分别为 1.38g/cm³、0.89-0.91g/cm³和 1.38-1.40g/cm³。以6.5μm厚度的PET复合铜箔为例，若其中 4μm 的铜被 4.5μm 厚度的 PET 材料代替，单位面积下复合铜箔集流体较传统铜箔集流体可减重约 55.12%；铝的密度为 2.70g/cm³低于铜的密度，若以8μm复合铝箔（2μm 铝+6μmPET）替代 10μm 传统铝箔，单位面积下复合铝箔较传统铝箔减重约49.33%。
降低制造成本：传统铜箔的原材料成本占比约83%，而复合铜箔原材料成本占比约31%，且受产业化初期影响设备成本占比高达50%，复合铜箔生产通过规模效应降低成本的空间更大。在技术完备条件下，复合铜箔大规模量产后有望实现4.5元每平米以下，相较传统铜箔有望实现降低40%的制造成本。
图片来源于金美新材料官网
复合集流体产业发展迅猛
2019年行业步入专利爆发期，国轩高科、比亚迪、蜂巢能源等多家电芯厂商均陆续投入研究。
在2021年7月，OPPO就发布了引入复合集流体技术的五层夹心式安全电池，实现了复合集流体在消费电子领域的应用。
2022年11月，重庆金美率先实现8μm复合铝箔量产下线。
2023年3月，广汽埃安发布采用复合集流体材料的弹匣电池2.0，并通过军标级枪击测试，将首先搭载于埃安豪华超跑品牌hyper。天能电池发布了用于两轮车领域的新一代锰铁锂电池TP-MAX，同样以复合集流体的应用作为安全升级的亮点。
2023年4月和6月，搭载宁德时代麒麟电池的极氪009和极氪001均使用了复合集流体。
复合集流体优势显著，各大厂商纷纷入局
复合集流体的优势明显，其可以显著提高电池安全性、降低制造成本、提升能量密度，并且具有长寿命、强兼容等特点，市场发展空间广阔，因此，复合集流体受到各大厂商的强烈关注。
金美新材料：2022 年11月11日重庆金美召开发布会宣布实现8μm复合铝箔产品量产并主供全球动力电池龙头企业客户。金美新材料是业内公认的复合集流体龙头企业，该公司复合铝箔实现量产并获得龙头电池企业的认可，被认为是这一新型电池材料商业化的重大进展。
该公司2015年便开始着手开发复合集流体材料以及相应的配套装备。2018年完成一系列严苛测试并跟随核心客户的动力电池在欧洲某车型得到了批量化应用。2019年至2020年，为了研发新一代产品并实现量产，公司克服资金、时间、工艺、产线等方面困难，最终实现了6μm铜复合集流体小规模量产。2022年实现8μm铝复合集流体正式量产下线。2023年实现铜复合集流体MC产品的规模化量产。
双星新材：公司成立于1997年，于2011年在深交所上市。PET铜箔项目2020年开始在公司内部立项，经过2年的开发，公司已经完成了磁控+水电镀设备的安装调试，样品送样测试中。
2023年6月，该公司终于签下了首张 PET 复合铜箔项目订单。至于订单规模，并未公布，但明确说了并未对2023年业绩产生影响。而今年5月，更有投资人在互动问答平台指出，根据市场调研双星新材首张订单严重不实。这让双星新材PET复合铜箔本就不畅的产业化之路，又蒙上了一层阴影。
宝明科技：公司成立于2006年，2020年在深交所上市。公司传统主业为LED背光源及触摸屏深加工，应用于智能手机、平板电脑、车载显示器等领域。复合铜箔样品已经对全球领先的电池企业进行送样，产品性能获得下游客户认可。
2022年7月发布公告，在赣州投资60亿元建设复合铜箔生产基地，预计产能8亿平，项目分两期建设。截至2023年年底，该项目累计投入2.4亿元，工程进度只有22.11%。
2023年1月发布公告，计划总投资62亿元在马鞍山建设生产基地，预计产能与赣州规模相近。但在2024年4月30日又发布公告称，因投资规划发生变化，为避免项目资源投入的浪费，切实维护公司及全体股东利益，决定终止马鞍山复合铜箔生产基地项目。
2023年，公司复合铜箔收入16.7万元，同比增长51.77%，增长源于客户样品测试订单增加。这点收入，仅占公司营业收入的0.01%。由此看来，宝明科技产业转型并不顺利。
胜利精密：公司成立于2003年，2010年深交所上市。公司初期主要从事TV结构件加工，通过一系列收并购，逐步将业务拓展到笔记本、手机领域精密结构件加工。凭借前期在技术与工艺上的积累，公司在较短时间内完成了产线调试和样品生产工作，将技术积累进一步转化为产业化初期进度上的先发优势。
公司复合产品送样测试中，积极进行产能准备。根据公司公告，拟以公司全资子公司安徽飞拓为单位，在安徽舒城建立生产基地投建2条3A光学膜生产线和115条复合铜箔生产线对应3A光学膜产能85万平，复合铜产能12亿平。项目累计投资金额56亿元，分两期进行，一期8.5亿元、二期47.5亿亿元。投资节奏为2022年底前完成固定资产投资5亿元，2023年底完成15亿元，2024年底完成28亿元，2025年底完成37亿元。
全部评论 （0）