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在3月的行業(yè)會(huì)議上，“今年將是復(fù)合集流體元年”成為共識(shí)。最新消息，使用復(fù)合集流體的動(dòng)力電池已上車測(cè)試，明年有望正式應(yīng)用。

隨著新能源市場(chǎng)不斷向深度和廣度推進(jìn)，其對(duì)電池的能量密度、使用壽命、安全性和成本等要求也不斷升級(jí)，科學(xué)家和企業(yè)在研發(fā)性能更優(yōu)異的電池的同時(shí)，也在努力變革鋰電池的材料，而復(fù)合集流體就是一種被寄予厚望的替代傳統(tǒng)銅箔的負(fù)極材料。

復(fù)合銅箔技術(shù)是由國(guó)內(nèi)電池廠商提出，本土企業(yè)主導(dǎo)研發(fā)的新型電池材料技術(shù)。不同于一般國(guó)外首發(fā)國(guó)內(nèi)跟進(jìn)替代的模式，復(fù)合銅箔技術(shù)一旦成熟量產(chǎn)，將有效賦能中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)，并持續(xù)享受長(zhǎng)期技術(shù)紅利。

(資料圖片)

三孚新科是一家從事表面工程專用化學(xué)品及專用設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的企業(yè)。2021年開始布局復(fù)合集流體工藝的研發(fā)，并在近期取得突破性進(jìn)展，首臺(tái)“一步法”復(fù)合集流體生產(chǎn)線已交付給下游廠商。表面處理材料公司進(jìn)入全新的領(lǐng)域是出于何種考慮？對(duì)復(fù)合集流體市場(chǎng)如何理解？公司的“一步法”工藝有哪些優(yōu)勢(shì)？帶著這些問(wèn)題，我們近日專訪了三孚新科董事長(zhǎng)上官文龍。

▲ 三孚新科董事長(zhǎng)上官文龍

復(fù)合集流體是實(shí)現(xiàn)電池性能提升、成本降低、安全性提高的可行途徑

上官文龍向我們介紹，銅箔作為鋰電池負(fù)極集流體，主要起到承載負(fù)極活性物質(zhì)和匯集電流的作用。傳統(tǒng)銅箔以高純度電解銅為主要材料，具有導(dǎo)電性強(qiáng)、散熱性好等優(yōu)勢(shì)。但銅箔占鋰電成本的9%，質(zhì)量占比也達(dá)13%，電池能量密度的提升空間有限；同時(shí)，銅箔受到穿刺時(shí)易內(nèi)部短路，引起熱失控甚至電池自燃，存在較嚴(yán)重的安全隱患。

復(fù)合集流體指的是復(fù)合銅箔、復(fù)合鋁箔等，以高分子材料作為中間層基膜，通過(guò)鍍膜等工藝，在基膜上下兩面堆積出雙層銅/鋁導(dǎo)電層所形成的復(fù)合材料。復(fù)合銅箔在制造上，簡(jiǎn)單描述，即是以PET、PP、PI等塑料薄膜為基材，通過(guò)真空濺射加電鍍或者化學(xué)鍍的方式在其兩面各鍍一微米的銅，形成三明治結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)銅箔功能的同時(shí)，降低箔材成本和電池的重量，提升動(dòng)力電池能量密度。特別是，復(fù)合銅箔的特殊結(jié)構(gòu)能有效控制穿刺問(wèn)題，解決因內(nèi)部發(fā)熱而帶來(lái)的電池爆炸起火等問(wèn)題，“只冒煙不起火”，大幅提升電池安全性能。

據(jù)有關(guān)廠商的測(cè)算，復(fù)合銅箔替代銅箔，可以節(jié)省5%的綜合成本，降低5%的電池重量，延長(zhǎng)5%的使用壽命，使動(dòng)力電池的能量密度提升5%-10%。刀片電池被認(rèn)為一項(xiàng)重大創(chuàng)新，提升的能量密度是9%。上官文龍認(rèn)為，從這幾個(gè)數(shù)據(jù)看，復(fù)合銅箔對(duì)動(dòng)力電池提質(zhì)增效具有重大意義，復(fù)合銅箔替代傳統(tǒng)銅箔大有可為。

“一步法”在性能和成本上更具替代性

自2015年寧德時(shí)代（300750）等電池廠商聯(lián)合有關(guān)廠商研發(fā)復(fù)合集流體以來(lái)，其制造技術(shù)出現(xiàn)了三步法、二步法、一步法，而一步法中又有干法和濕法等多條工藝路線。目前市場(chǎng)上的主流工藝是二步法與一步法。上官文龍跟我們?cè)敿?xì)講解了各個(gè)工藝路線，并做出“一步式全濕法復(fù)合銅箔電鍍工藝是目前復(fù)合銅箔制造工藝中的最優(yōu)工藝之一“的結(jié)論。

二步法的工藝流程為先使用磁控濺射打底，再用水電鍍完成銅層的加厚。二步法的工序較為復(fù)雜，后續(xù)效率和良率提升有難度，鍍層均勻性相對(duì)于一步法較差。

一步法分為干法和濕法，一步法（干法）為通過(guò)一步磁控濺射形成銅金屬層；一步法（濕法）為直接通過(guò)化學(xué)及電化學(xué)相結(jié)合的方式在薄膜基材表面沉積一層致密可靠的金屬銅層。一步法工序僅有一步，一體成型，對(duì)基膜材料沒(méi)有特定要求，其中又以一步法（濕法）的良率在幾種工藝路線中最高。

目前，傳統(tǒng)超薄銅箔的綜合成本在每平米5、6元左右，復(fù)合銅箔要實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)銅箔的大規(guī)模替代，首先要在成本、產(chǎn)能、品質(zhì)、良率上具有優(yōu)勢(shì)，其次，性能上要能與傳統(tǒng)銅箔媲美。

上官文龍表示，三孚新科在復(fù)合銅箔的生產(chǎn)工藝研發(fā)中成功生產(chǎn)出樣機(jī)。選擇一步濕法作為主要工藝的原因在于，一步濕法具有明顯的成本、產(chǎn)能及效率優(yōu)勢(shì)。

▲ 三孚新科“一步法”復(fù)合銅箔的加工制造設(shè)備

在成本方面，目前市場(chǎng)上二步法的綜合成本以1GWH當(dāng)量計(jì)算，在每平米4-4.5元左右，其綜合生產(chǎn)成本最優(yōu)方案做到了接近傳統(tǒng)銅箔。三孚新科經(jīng)過(guò)3年努力，另辟蹊徑開發(fā)出獨(dú)有的低鈀催化劑方案，初步測(cè)算的一步濕法成本為每平米4元左右（最終成本需經(jīng)量產(chǎn)測(cè)試后確認(rèn)），三孚新科一步濕法采用超低濃度鈀催化技術(shù)，將鈀濃度從30ppm左右降至2-4ppm左右，未來(lái)希望通過(guò)工藝升級(jí)、配方優(yōu)化、產(chǎn)能提升、規(guī)模擴(kuò)大等一系列降本增效方案，將綜合成本控制在3元/平方米左右，該生產(chǎn)成本與傳統(tǒng)銅箔相比具備一定優(yōu)勢(shì)。

在產(chǎn)能及效率方面，一步法工藝可以獲得均勻一致、導(dǎo)電性更優(yōu)的種子層，適合大電流加厚及大寬幅薄膜的生產(chǎn)。

復(fù)合銅箔的生產(chǎn)，是將塑料、銅這兩種物理、化學(xué)性能不同的材料粘結(jié)起來(lái)，說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，但中間存在較大的技術(shù)瓶頸。三孚新科一步式全濕法復(fù)合銅箔化學(xué)鍍銅工藝，通過(guò)化學(xué)沉積的方式在薄膜基材表面覆蓋一層致密可靠的金屬銅層，并通過(guò)較簡(jiǎn)易的流程同時(shí)進(jìn)行雙面鍍膜，從而實(shí)現(xiàn)“一步法”完成復(fù)合銅箔制造。一步濕法工藝所獲得的復(fù)合銅箔鍍層致密、導(dǎo)電性優(yōu)異，表面電阻在23毫歐以內(nèi)，結(jié)合力表現(xiàn)不輸于傳統(tǒng)工藝。同時(shí)，該工藝采取無(wú)夾點(diǎn)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)化學(xué)溶液對(duì)薄膜進(jìn)行沉浸式處理，使薄膜表面完全沉積銅層，從而避免因設(shè)備原因產(chǎn)生的切邊損失及膜面刮傷等，可以達(dá)到95%以上的生產(chǎn)良率。

上官文龍認(rèn)為，正是基于上述這些優(yōu)勢(shì)，一步式全濕法復(fù)合銅箔電鍍工藝是目前復(fù)合銅箔制造工藝中的最優(yōu)工藝之一。

復(fù)合銅箔是三孚新科發(fā)展的一個(gè)大機(jī)遇

三孚新科作為新材料行業(yè)中表面工程專用化學(xué)品及專用設(shè)備提供商，為何介入復(fù)合銅箔賽道？

上官文龍表示，公司深耕于材料的表面處理，具有技術(shù)同源優(yōu)勢(shì)，對(duì)不同基材的表面處理具有深刻的理解和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)；與此同時(shí)，復(fù)合銅箔替代傳統(tǒng)銅箔的技術(shù)研發(fā)及市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊，且與公司發(fā)力新能源領(lǐng)域板塊的戰(zhàn)略不謀而合。三孚新科認(rèn)為，公司具備研發(fā)出優(yōu)異生產(chǎn)工藝所需的技術(shù)實(shí)力，且復(fù)合銅箔作為新型鋰離子電池的負(fù)極集流體材料，擁有高安全性、高能量密度、長(zhǎng)壽命、強(qiáng)兼容性、降本空間等較大優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景，是公司新能源領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略中撬動(dòng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的重要支點(diǎn)。

▲ 三孚新科“一步法”復(fù)合銅箔的加工制造設(shè)備出貨

據(jù)高工產(chǎn)研鋰電研究所和中信證券預(yù)測(cè)，2023、2024、2025年全球復(fù)合銅箔的需求量分別在105億、148億、203億平方米。由此測(cè)算，3-5年內(nèi)，對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備市場(chǎng)總規(guī)?？蛇_(dá)千億級(jí)別，每年化學(xué)品消耗可達(dá)幾百億至千億級(jí)別。三孚新科開展一步式全濕法復(fù)合銅箔化學(xué)鍍銅設(shè)備業(yè)務(wù)，旨在為公司復(fù)合銅箔化學(xué)鍍銅專用化學(xué)品的推廣提供專用配套的生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)“藥水+設(shè)備”的方式，為下游客戶提供復(fù)合銅箔制造的一站式技術(shù)解決方案。

上官文龍認(rèn)為，復(fù)合銅箔設(shè)備與專用化學(xué)品業(yè)務(wù)對(duì)于公司而言是有前景、有技術(shù)實(shí)力去拓展的新市場(chǎng)，是三孚新科推動(dòng)“表面工程+新能源”發(fā)展、把握“雙碳”機(jī)遇以及發(fā)掘公司新的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)點(diǎn)的重要經(jīng)營(yíng)舉措；把握復(fù)合銅箔領(lǐng)域市場(chǎng)，能讓公司邁上新的臺(tái)階。

上官文龍表示，公司已經(jīng)逐步啟動(dòng)“一步式”全濕法復(fù)合銅箔電鍍?cè)O(shè)備及專用化學(xué)品的市場(chǎng)推廣工作，將充分發(fā)揮公司復(fù)合銅箔電鍍生產(chǎn)工藝中專用設(shè)備、專用化學(xué)品的配套使用的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建從專用化學(xué)品到專用設(shè)備的產(chǎn)業(yè)閉環(huán)。未來(lái)，三孚將在新能源領(lǐng)域不斷提升研發(fā)實(shí)力、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，快速實(shí)現(xiàn)新市場(chǎng)的突破。