诺德股份:三大机理赋能超高性能铜箔制造

锂电有高工 2023-12-23 06:27:14

朝着高性能发展方向,锂电材料化学体系发生全方位的变革。

作为锂电核心集流体材料,锂电铜箔的材料、技术革新也不例外。

近期,锂电铜箔领域龙头企业诺德股份亮相2023高工锂电年会,诺德股份研究院院长丁瑜发表了主题为《锂电铜箔的技术方向与发展》的演讲。

丁瑜认为,在下游市场的驱动下,锂电铜箔已经出现了三大发展和需求方向。

第一个是铜箔的高延伸率,在锂电生产中由于轧辊工序中对铜箔产生内应力,容易出现分裂,进而影响电池生产良率、效率,因此高性能锂电铜箔必须有足够的延伸率。

在锂电大规模、一体化、超高效率的极限制造过程,铜箔进入锂电生产环节,不论是轧辊、卷绕、切叠,在高速流水线生产中,锂电铜箔的高延伸率提升了极限制造的安全边际,进而为锂电的规模放量、降本提供支撑。

第二个是铜箔的高抗拉性,在电极的制作过程中,铜箔的高抗拉性能可以有效防止负极混料型材料在充放电过程中的体积膨胀。

作为锂电池能量密度的一大掣肘,负极材料克容量的提升已在研发、量产的路上,负极环节更强烈的能量波动对锂电铜箔的抗拉性能也提出新的要求。

第三个是铜箔的极薄化,最直接的影响便是铜箔极薄化后给锂电池带来的能量密度提升。丁瑜表示,5微米及以下的极薄高精铜箔相比于一般铜箔,能量密度至少可以提升10%左右。目前,宁德时代、亿纬锂能、中创新航、蜂巢能源等头部厂商正加快5微米、4.5微米等极薄锂电铜箔的布局。

基于以上三大行业诉求,诺德股份在研发、量产上已进行了长足的布局。

诺德股份研究院院长 丁瑜

丁瑜表示,就高延伸率方面,诺德股份通过电沉积参数定向调整铜箔的晶粒结晶取向,尤其是对铜晶面的织构调控,可以显著提升了铜箔的延伸率。从实际数据来看,对比普抗普延和普抗高延的铜箔,诺德股份可以将铜箔延伸率从7%提升到了18%。

截至目前,诺德股份基于高延伸率铜箔进行了大量开发,诺德股份8微米铜箔最低延伸率超过13%,延伸合格率达100%。在引入位错、孪晶以及晶粒细化等改性技术后,诺德股份高性能铜箔最高延伸率超18%。

在抗拉性方面,诺德股份引入了纳米晶强化、位错强化、孪晶强化等技术方案,显著提升铜箔抗拉强度。从抗拉分类来看,普通抗拉铜箔在300-400兆帕,中抗拉铜箔在400-500兆帕,高抗拉铜箔在500-600兆帕,超抗拉铜箔在600兆帕以上。借由技术改性,诺德股份极薄铜箔抗拉强度可以到700兆帕以上。

在极薄化方面,为了提升电池能量密度,诺德股份已实现5-6微米铜箔放量,并开启了4.5微米和4微米极薄铜箔的批量生产和交付,具备3.5微米极薄铜箔的量产能力。

综合上述高延伸率、高抗拉强度、极薄化发展的路径,诺德股份在技术和工艺都已有布局,通过细晶强化、位错强化、孪晶强化等机理,实现高性能铜箔在三大指标的优异表现。

针对铜箔产业在新能源发展要求,诺德股份正在开发复合集流体、大宽幅趋向单晶铜箔、超高力学性能铜箔、耐高温铜箔、环保型铜箔等。

复合集流体作为产业界关注中重点,丁瑜表示,诺德股份主要采用干法工艺,借助异质面调控、热积累调控、金属凝化控制、复合膜应力控制、防氧化技术等实现工艺、产品的性能最优。

在战略布局上,诺德股份已在国内形成了东西南北全方位的箔材生产基地。青海基地:

1、青海电子材料产业发展有限公司,成立于2007年4月,注册资本444754万元人民币,高新技术企业,拥有年产25000吨的高端电解铜箔生产能力,主要产品为锂电铜箔以及5G通讯电子产品用的高频高速标准铜箔等。

2、青海诺德新材料有限公司,成立于2015年12月,注册资本172000万元人民币,高新技术企业,规划建设年产55000吨动力电池用电解铜箔,现已建成25000吨的高端电解铜箔产能,主要产品为3.5-8微米超薄锂电铜箔、 多孔铜箔等。惠州基地:

惠州联合铜箔电子材料有限公司位于广东省惠州市博罗县,成立于1992年,是中国大陆第一家自研自产电解铜箔企业。1997年,研发出18微米镀锌铜箔产品,填补了国内铜箔行业的空白,打破外国在国际上长达30年的技术和市场垄断。注册资本120000万元人民币,国家重点高新技术企业,年产能20000吨。主要产品有:3.5-8μm锂电铜箔、高抗拉电解铜箔、(LP、VLP)超厚电解铜箔、多孔铜箔、覆铜板(CCL)、印制电路板(PCB)等。

黄石基地:

湖北诺德新材料集团有限公司,位于湖北黄石经济技术开发区铁山区,规划建设年产能10万吨高端锂电铜箔、5G通讯用高端标准铜箔以及20万吨铜基材生产线,注册资本275000万元人民币。其中一期项目用地面积约434亩,建筑面积约30万平方米,已于2022年6月开工建设,2023年10月投产,一期项目建成后将拥有5万吨产能,将成为诺德股份华中地区企业总部和铜箔新材料国家级研究中心,作为诺德辐射华中地区锂电客户群的重要生产基地以及培养及引进各类高端锂电铜箔专业人士的人才基地。

江西贵溪(规划年产能10万吨高端电解铜箔)

江西诺德铜箔有限公司,位于江西贵溪,规划建设年产能10万吨高端锂电铜箔,注册资本250000万元人民币,项目计划分两期建设。项目选址于江西省贵溪市诺德大道,占地670亩,总建筑面积约50万平方米,其中一期项目已于2023年初开工建设,计划于2023年底投产。

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