铝塑膜产品简介
铝塑膜作为锂离子电池外包装材料,取代传统的钢壳包装,在3C市场被大量使用,而在动力电池市场,软包电池作为一类新的工艺技术参与其中,其代表性公司为韩国LG;目前国内高端铝塑膜基本被昭和、DNP、以及Toppan占据,其中Toppan铝塑膜在年被国内新纶科技全面收购,为国内铝塑膜国产化迈出重要一步,且承担高端铝塑膜国产化重任。目前新纶复材铝塑膜在国内动力市场占据较高份额,并已顺利进入软包龙头企业供应链,且在3C高端市场,已崭露头角,稳定出货。铝塑膜从结构上主要分为三层:外层(尼龙,尼龙PET)/铝箔/热封层(CPP),目前市面上3C端铝塑膜厚度主要为71um、87um、um;动力市场主要为um。
图1:干、热法品结构最早出现的铝塑膜诞生于年,由昭和电工与索尼共同研发,属于干法铝塑膜,其外基材与流延PP膜均依靠胶水与铝箔贴合,其优点在于优良的初期剥离性能,较好的绝缘性(主要是热封位置),但其耐电解液性相对要差。紧接着在年,由昭和电工主导,推出二代铝塑膜,同年日本DNP也开始研发铝塑膜生产技术,而凸版印刷则是与东洋制罐合作创立子公司TT,于年立项开始研发,在这之后,铝塑膜的研发者开始如雨后春笋般不停涌现。DNP开发出热法铝塑膜,外基材依旧依靠胶水与铝箔贴合,而内层的PP层则是通过流延的方式直接淋膜在铝箔表面(该PP层通常为两层共挤),这种生产方式的铝塑膜主要优点是生产周期短,同时具有优良的耐电解液性,但缺点是初期的剥离强度略低。还有一种铝塑膜的生产方法是介于在热法与干法之间,这种方法采用了酸改性的热挤出PP来替代CPP与铝箔之间的胶水,这种方法生产的铝塑膜性能方面更接近热法铝塑膜,但由于生产效率问题,已很少有采用该生产方法的厂商。
随着锂电池应用范围的增加,异形电池、水冷系统、超高冲深等各式各样的需求给铝塑膜带来了机遇与挑战,为了迎接这些机遇与挑战,越来越多的从业者开始涌入,也有越来越多的新的理念被引入,并且随着国家对新能源的重视,作为锂电池相关行业,铝塑膜行业也将在未来迎来新的高速发展。铝塑膜在成型过程中,经常会出现外观问题,如成型波浪纹、拐角凹陷、破裂等问题,需要找到合适的成型参数,去协调不同外观之间的关系,不能顾此失彼,如降低压力对成型破裂有帮助,但压力太低,会出现波浪纹,以下为推荐的外观调整对策:
铝塑膜的成型能力取决于材料和工艺参数配合,一般可通过成型极限方法来判定铝塑膜的成型能力,成型后通过暗室目视观察是否有针孔裂纹,如深度T+0.1有针孔,深度TOK,连续深度T下冲压10个判定OK,判定成型极限为T;一般生产中推荐铝箔残存厚度>20μm。如下图(成型极限判定方法):
光源:强光手电白光将成型完毕的样品置于暗箱中,使用强光手电对样品4角进行光照,并从样品的另一面进行观察,确认是否存在针孔或破裂使得光源从角位处穿透,并记录观察结果。软包电池作为锂离子电池技术中一种,由于包装轻型化,目前在3C市场已经超过~90%的市场占有率。在动力市场,也凭借安全和能量密度优势,越来被下游电池厂所重视。随着新能源行业的快速发展,以及LG的大规模推广软包技术,我们相信高端铝塑膜的发展具有广阔的市场前景。
新纶铝塑膜产业平台
新纶复材铝塑膜项目已申请专利49项,其中发明专利12项,拥有授权专利30项,授权发明专利2项。参与中国化学与物理电源行业协会团体标准《锂离子电池用铝塑复合膜》T/CIAPS-的起草。公司拥有研发团队30余人,占职工总人15.4%,其中高级专家和博士2人,硕士学历15人。公司重视研发,近2年研发经费支出占营业收入比重达到9.12%,研发设备投入近万元。平台总体构架包括:两台ESXI服务器组成虚拟化平台、Veeam备份系统、Oracle数据库、MES系统。
未来发展前景
年下半年,随着疫情形势好转,订单呈爆炸式增长,企业通过员工加班生产、减少机器切换等措施,快速提高产能,尽最大能力满足市场需求。为了保证交期,降低成本,减少海外供货风险,公司决定开发国产化原材料。从铝箔到CPP和尼龙,逐步体现材料及生产工艺的后发优势。一学二改三超越,力争实现市场份额和产品性能的双超越。国内铝箔轧制线设备,相比日系厂,更新、更精密,改良空间大。新建的铝箔轧制线,从规划设计阶段就可以充分满足铝塑膜规格的技术需求。在现有的8系列铝合金基础上,优化配方和退火工艺,进一步提高冲深。从现有的单层结构,拓展到双层结构,兼具冲深和耐电解液性能,更贴合动力市场的高性能趋势。
而国内CPP设备多为A/B/C结构,相比日系厂A/B/A结构,更容易实现性能提高(兼具冲深,耐电解液,绝缘强度)。尼龙及外层复合材料也在积极寻求国内供应商,合作开发下吹双管膜法+在线热定型工艺+在线单面化学涂布(配合电芯厂高温热封工艺)。如果顺利实现原材料国产化,塑膜生产工艺优化及效率将大大提高,理论上可缩短生产周期5-7天,减少生产工序1-2个,满足3C市场的高性价比趋势。公司生产的高端铝塑膜产品突破材料、设备、工艺方面的瓶颈,是当前率先打破国外技术封锁,能在动力电池领域实现量产,实现关键材料国产化替代的一款产品。在前不久工业和信息化部公示的第二批专精特新“小巨人”企业名单中,新纶复材也榜上有名。未来,企业会继续向专业化、精细化方向发展。不断提高企业创新能力,持续增强实体经济发展活力,努力构筑高质量发展高地。
图文/汪波、沈宇越
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