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【原创】文壹先端:重新“定义”国产软包极耳
极耳| 铝塑膜| 锂电 文章来源自:高工锂电网
2020-09-19 09:32:56 阅读:8450
摘要文壹先端破解了金属带表面溢胶过大和镍极耳/铜镀镍极耳性能过低的痛点,实现了超安全与小溢胶的兼得,助力国产极耳打破日韩对中国高端市场的垄断。

极耳与铝塑膜这对“难兄难弟”正在加快国产替代进口的步伐。

作为软包电池中的关键材料,极耳与铝塑膜仍是当前中国锂电池产业链尚未完全实现国产替代进口的关键环节。

和铝塑膜在国内的发展现状与趋势一样,近年来数码电池用极耳和高倍率电池用极耳已经实现了国产替代,但高端数码极耳和动力极耳仍然依赖日韩企业,国产化替代进程缓慢。

业内人士认为,三类极耳在国内尚未出现具备领先技术和国际竞争力的本土企业,归根结底在于中国企业一直没有掌握制造高端极耳的关键技术与工艺,并且关键材料的研发应用能力方面较为薄弱,因而迟迟无法打破日韩企业对中国极耳市场的垄断。

而作为国产极耳领域的先行者,深圳市文壹先端材料研究开发有限公司(下称文壹先端)是国内领先的集设计、研发、生产及销售为一体的极耳解决方案供应商,主打产品为动力极耳、倍率极耳、数码极耳等。

文壹先端以5S(超级安全、超级长寿命、超级可靠的批次性,超强新品开发能力、超级容差设计)技术理念,历经多年持续研发投入,突破并掌握关键技术与工艺、关键材料,再加上稳健设计的关键的参数容差设计思想,破解了金属带表面溢胶过大和镍极耳/铜镀镍极耳性能过低的痛点,实现了超安全与小溢胶的兼得,助力国产极耳打破日韩对中国高端市场的垄断。

国产极耳之殇

极耳是从软包电芯中将正负极引出来的金属导电体,锂电池的正极使用铝材料,负极使用镍材料和铜镀镍材料,它们都是由改性PP胶和金属带两部分复合成型而成。

从软包电池的应用场景来看,主要分为数码极耳、倍率极耳以及动力极耳。尽管极耳在软包电池中的BOM仅5%-7%左右,但其性能直接影响软包电池性能和安全性,与铝塑膜的重要性相当。

然而,与国产铝塑膜在国内动力市场替代进程缓慢一样,高端数码极耳、倍率极耳和动力极耳的国产替代进程更为艰辛,整体市场竞争力更薄弱,因此难以从国内走向国际竞逐全球化。

经过多年的发展,尽管国内已有众多企业涉足极耳,但产品性能整体与日韩还存在较大差距。

目前日韩企业的动力极耳在国内的市场占有率超过95%,比日韩动力铝塑膜在国内的市场占比还要高。

国内高端数码极耳和动力极耳主要采购自日本住友和韩国Elcom、POLE,国产极耳仅在低端数码和倍率电池市场有部分替代应用,但在动力市场依然缺失。

“目前国内在数码、倍率和动力极耳领域都还没有出现一家具备国际领先技术和国际竞争力的头部企业,高端极耳严重依赖日韩企业。“文壹先端总经理黄光辉对高工锂电表示,当前国产极耳整体产品性能与日韩进口还存在较大差距,主要原因是还没有掌握关键制造技术和工艺。

一方面,国产极耳在金属带与改性PP胶复合成型工序中,采用的仍是传统的技术、工艺和制程管控,近年来已经没有重大突破,仍存在诸多痛点。

另一方面,随着软包电池应用场景日益多样化以及安全性能要求不断提升,无论数码极耳、倍率极耳还是动力极耳,电池企业都对其提出更多、更高的刚性需求。

黄光辉指出,目前国产极耳的质量和性能上仍存在诸多问题,例如:

镍/铜镀镍极耳耐电解液腐蚀性能差,正负极极耳剥离力差异大,镍/铜镀镍极耳易出现分层漏液问题。传统高频使得金属带表面溢胶过大,而铜块热压会使外层改性PP胶被二次熔融产生老化和溢胶,两者都会导致复合后压缩比偏低,给电池企业在PACK工序和顶封工序过程中带来安全隐患。

与此同时,国产镍/铜镀镍极耳的使用寿命较短,无法满足高端数码软包电池和倍率软包电池更长使用寿命的质保期,更无法满足动力软包电池的梯次使用以及8年或更高质保要求。

此外,传统的技术与工艺,无法将更多噪声因子进行分析及有效管控,导致国产极耳的批次稳定性较差。

国内极耳制造商的新品开发设计能力较低,无法快速响应和满足电芯厂的开发需求,也是国产极耳无法大规模导入应用的重要原因。

从2018年下半年陆续多家软包电芯厂被收购或增资扩产,近期欧美车企与多家电芯企业签订软包电池意向合同,同时多家投资机构对铝塑膜行业调研和签订股权投资,说明资本市场愈发认可软包电池这个赛道。

无论是数码市场、倍率市场还是动力市场,加上固态电池的商业化进展,软包电池的发展前景非常广阔,市场需求持续增长,而铝塑膜和软包极耳的市场容量非常接近。

当前中国已经在整个锂电池产业链上形成了较强的竞争优势,但极耳和铝塑膜依然是中国锂电产业链的短板,因此实现国产替代进口势在必行。

解决国产极耳核心痛点

事实上,国内在极耳领域研发持续投入,同时也不断有新的企业入局,但与铝塑膜一样,国产极耳的商业化道路充满坎坷,国产替代进程非常缓慢。

业内人士指出,由于国产极耳的关键技术与工艺都掌握在日韩企业手中,日韩企业对中国的技术封锁非常严密,导致本土极耳企业非常被动,产品性能迟迟无法突破。

黄光辉认为,国产极耳想要实现从替代进口到领先开拓,最关键的是要突破和掌握核心技术与工艺,同时实现关键材料的国产化。

但一种“改变游戏规则”的前沿技术,真正的颠覆性技术与工艺具有两个共性:一是基于坚实的科学原理,它不是模仿或猜想,而是对科学原理的创新性应用;二是跨学科、跨领域的集成创新,并非开发、设计、材料、工艺领域的“线性创新”。

针对上述问题,文壹先端通过自研的硬件平台和创新智能算法,开发出数字化和智能化的DiA系统,突破并掌握关键技术与工艺,是影响极耳电解液性能及批次稳定性的基础和核心。DiA系统将物理化学反应所需的各个细节参数精准达到分子键结合所需条件,使得范德华力处于最优状态。在宏观物理指标方面,整个支撑的CP值和CPK值均在较高水准。

据悉,文壹先端的新一代“小溢胶长寿命”极耳具备:单边溢胶≤0.3mm;镍/铜镀镍极耳浸泡电解液后无法剥离;批次稳定性更可控;压缩比≥95.7%;溯源追踪可做到生产工艺参数层面的数字化和可视化等亮点。

“电池客户目前对小溢胶更长寿命的需求非常急迫,我们的极耳溢胶可以做到≤0.3mm,成品压缩比≥95.7%,在安全性方面有突出优势。“黄光辉表示,公司在新品开发方面具备较强竞争力,依托DiA系统的智能算法,只要输入改性PP胶和金属带的物理属性就能算出理论工艺参数,DOE再通过田口实验交叉得出执行工艺参数。可将生产过程质量监控和工艺曲线实现数字化,做到数字采集、挖掘、分析、诊断、运维,实现成型复合工序中工艺参数的溯源追踪,从根上确保批次稳定性。

据悉,文壹先端已经是多家一线动力软包电池厂的定点供应商,正在融资扩产能,以满足客户在产能方面的硬性要求,近期也将举行新一代“小溢胶长寿命”极耳新品发布会。

总体来看,国产极耳替代进口还需进一步努力,但随着市场需求持续增长以及核心技术突破,国产极耳全面替代进口将是大势所趋,而文壹先端正是国产极耳从进口替代到领先开拓的创新代表之一。

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