受新能源下游包括动力、消费、储能等应用领域需求的强势推动,从现在起到2025年全球锂电池出货量及装机量将迎来高速增长。
图1 全球锂电池出货量及预测(单位:GWh)
电池铝箔作为锂电池正极集流体的主要材料,也将随着锂电池装机量大幅提升。
在传统锂电池极片制作工艺中,活性材料浆料直接涂布于铝箔集流体表面,干燥后通过粘结剂实现活性材料铝箔集流体表面的固定,但刚性的金属集流体与活性材料颗粒间的接触面积有限,界面电阻较大,引起电池内阻的上升,对于电池性能特别是大电流充放电条件下的性能存在负面影响;
此外粘结剂的粘结强度有限,在持续充放电过程中,很容易发生活性材料与集流体间的膨胀脱离,导致电池内阻进一步加大,使得电池的循环寿命和安全性能受到影响。
将具备导电功能的涂碳涂层(俗称涂碳浆料)均匀涂布于集流体铝箔表面,能提供静态导电性能,大幅度降低正/负极材料和集流之间的接触电阻,还能提高两者之间的附着能力,减少粘结剂的使用量,进而提升电池的整体性能。
较之普通集流体铝箔,涂碳铝箔是一项突破性的创新技术,具备显著应用优势:
1、抑制电池极化,减少热效应,提高倍率性能;
2、降低电池内阻,并明显降低了循环过程的动态内阻增幅;
3、提高一致性,增加电池的循环寿命;
4、提高活性物质与集流体的粘附力,降低极片制造成本;
5、保护集流体不被电解液腐蚀;
6、改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能。
图4 锂离子电池结构&涂碳涂层示意图
经恒州诚思统计,2020年,全球涂碳铝箔市场规模达到了2.24亿美元,预计2027年将达到11.29亿美元,2021年到2027年复合增长率(CAGR)为25.91%。
图5 2016-2027年全球涂碳铝箔市场销售额(百万美元)及增长率
作为集流体铝箔与正极材料之间的桥梁,该具备导电功能的涂碳涂层是涂碳铝箔的材料核心,业内又称涂碳浆料,可以大幅度降低活性材料和集流体之间的接触电阻,增加活性材料的浸润性和黏附力,提高电池一致性,提升电池的循环寿命和倍率性能。
除锂电之外,该产品也可用于钠离子储能电池和超级电容器,综合提升产品的充放电性能。
广州慧谷化学有限公司自2015年开始水性涂碳浆料的开发,根据不同类型的二次电池电极应用场景的差异,特征性地开发了用于锂离子电池正极集流体表面的HTC-07;用于锂离子电池负极集流体表面的HTC-08;用于钠离子电池集流体表面的HTC-N;;用于超级电容器电极的HTC-S3;这些产品能针对性地稳定电池性能,得到客户的广泛认可。
表1 产品列表
其中HTC-07是专用于锂离子电池正极集流体的涂碳浆料,在铝箔表面成膜后具有附着力好、导电性佳、剥离强度高、耐NMP和电解液性能好的特点。
此外,针对轧制基材表面油污重的问题,慧谷化学还开发了一款水性前处理剂HQ132,应用后可以将重油污基材表面的达因值从28提升至≥60,显著提高后续涂碳浆料的涂布流平和附着力性能。
近年来,新能源汽车动力电池和储能行业整体高速增长、涂碳铝箔渗透率持续提升,涂碳浆料市场需求量不断增大。 慧谷化学具备从树脂合成、导电材料研磨分散等关键核心技术,拥有多项发明专利和专有技术,可制备一系列高性能涂碳浆料产品,并通过技术迭代升级,保证公司产品性能处于行业领先水平,满足不同领域客户的多样化需求。
展会邀请
亲爱的客户朋友们:
我司将于2023年6月9-12日在四川·宜宾国际会展中心B2号馆参加“2023世界动力电池大会”。现诚挚的邀请您莅临展会现场参观指导!
展位号:B2-S16
敬请光临!
广州慧谷化学有限公司
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