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近年來(lái),隨著全球新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,汽車動(dòng)力電池鋁箔產(chǎn)品也成了鋁箔“家族”中發(fā)展最快的產(chǎn)品之一。截至今年3月份,我國(guó)建成汽車電池鋁箔項(xiàng)目約20個(gè),生產(chǎn)能力約400kt/a;在建的項(xiàng)目約15個(gè),總生產(chǎn)能力達(dá)1000kt/a,可以滿足全球新能源汽車工業(yè)的需求。
目前,新能源電動(dòng)汽車發(fā)展迅速。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),今年1月份,我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)到36.8萬(wàn)輛和33.4萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)2倍和1.8倍。1—2月,新能源汽車產(chǎn)銷82.0萬(wàn)輛和76.5萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)1.6倍和1.5倍。
更重要的是,電動(dòng)汽車產(chǎn)量快速提升的同時(shí),電池鋁箔需求量和產(chǎn)量也會(huì)同步增長(zhǎng)。
汽車動(dòng)力電池鋁箔產(chǎn)品具有厚度薄、強(qiáng)度高、表面達(dá)因值大、厚度偏差小、板形優(yōu)秀、表面潔凈等特點(diǎn)。我國(guó)是電動(dòng)汽車生產(chǎn)大國(guó),也是電動(dòng)汽車電池和電池鋁箔生產(chǎn)的超級(jí)大國(guó),其產(chǎn)量均占全球總產(chǎn)量一半以上。我國(guó)是全世界電動(dòng)汽車電池市場(chǎng)的主導(dǎo)者,在全球10大電池制造公司中我國(guó)企業(yè)占6家。這10家公司的電池裝車量見表1(注:信息來(lái)自于西班牙《公眾》日?qǐng)?bào)網(wǎng)站,2022年5月3日發(fā)布的信息)。除這10個(gè)大公司外,其他小公司的裝車量約占總銷量的8.2%。
表1全球10大電池制造公司電池裝車量及占比
已投產(chǎn)的電池鋁箔項(xiàng)目
截至2021年底,我國(guó)已投產(chǎn)電池鋁箔項(xiàng)目的企業(yè)約有20家,電池鋁箔總生產(chǎn)能力約400kt/a。
●萬(wàn)基控股集團(tuán)電池軟包及鋁箔項(xiàng)目
今年2月份,河南萬(wàn)基控股集團(tuán)有限公司鋁箔廠積極開拓市場(chǎng),實(shí)現(xiàn)鋁箔銷量3788t,電池軟包及電池箔2月份出口日本各770t。
鋁-塑膜是軟包鋰電池電芯封裝的關(guān)鍵材料。近年來(lái),隨著新能源行業(yè)的發(fā)展,電池軟包鋁-塑膜用鋁箔市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng),市場(chǎng)廣闊。鋁-塑膜最早由日本企業(yè)開發(fā),是鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié),對(duì)原材料、生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備工藝都有相當(dāng)高的要求。由于技術(shù)難度高,我國(guó)鋁-塑膜行業(yè)市場(chǎng)長(zhǎng)期被日本企業(yè)高價(jià)壟斷。為打破這種技術(shù)壁壘,從2004年開始,我國(guó)部分鋁箔企業(yè)開始探索鋁-塑膜地生產(chǎn)。從2016年開始,我國(guó)企業(yè)自主研發(fā)生產(chǎn)的鋁-塑膜品質(zhì)已接近日本水平。萬(wàn)基鋁加工有限公司在這方面做了許多工作,成就巨大,2018年實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn),2020年實(shí)現(xiàn)大批量向國(guó)內(nèi)市場(chǎng)供貨。2021年,萬(wàn)基公司已實(shí)現(xiàn)多種厚度、超寬幅、多品種高性能電池軟包鋁-塑膜用鋁箔批量化生產(chǎn),月產(chǎn)量達(dá)600t以上,占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的30%。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)該種電池箔的需求量約為7500t/a。有關(guān)分析數(shù)據(jù)透露,在今后5年內(nèi),該種產(chǎn)品年平均增長(zhǎng)率或可達(dá)16%以上。
●天成彩鋁成功交付1235電池箔帶坯
2021年6月份,東興鋁業(yè)天成彩鋁有限公司成功生產(chǎn)出1235工業(yè)純鋁電池箔用的0.2mm的帶坯,并交付用戶,成功軋成0.01mm~0.02mm的電力電池箔。1235電池箔優(yōu)點(diǎn)是:質(zhì)量輕、包覆性和密閉性好、耐腐蝕、無(wú)毒無(wú)味等。生產(chǎn)主要要求有四個(gè)方面:表面質(zhì)量好、板型平整度高、強(qiáng)度高、成分純凈。1235工業(yè)純鋁的成分(質(zhì)量%)為:Cu0.05,Mn0.05,Mg0.05,Zn0.10,Ti0.06,V0.05,(Si+Fe)0.65,其他雜質(zhì)單個(gè)0.03,Al99.35。注:1235鋁是一個(gè)美國(guó)合金。
●山東南山鋁業(yè)鋁材分公司2021年2月批量生產(chǎn)電池托盤鋁型材
電動(dòng)汽車電池托盤是其最大的鋁結(jié)構(gòu)部件,可用鋁合金擠壓材制造,也可以用鋁板制備,但多以鋁合金擠壓材制造為主。托盤的主要作用是托住和保護(hù)電池系統(tǒng),防止其和底部碰觸,還起到散熱作用,便于電池維護(hù)、裝配等。
托盤鋁材必須具有一定的強(qiáng)度、易于成形加工、價(jià)格合理等綜合性能,可用6063、6005A與6061合金加工,主要零件用6061合金,其它的用6063和6005A合金。南山鋁材在與廣汽合作的電池托盤項(xiàng)目中,用了22種不同斷面的型材,除左右邊梁為6005A-T6合金外,其它的均為6061-T6型材。其主要生產(chǎn)難點(diǎn)為部分型材空腔多、壁厚差大、擠壓易變形、力學(xué)性能要求高于國(guó)標(biāo)等。
●云南浩鑫鋁業(yè)公司的70kt/a 0.01mm的雙面光電池箔項(xiàng)目
2015年,云南浩鑫鋁業(yè)有限公司開始批量以鑄軋帶坯生產(chǎn)純度>99%的0.009mm(9μm)雙面光鋰離子電池集流體箔,在世界鋁箔生產(chǎn)領(lǐng)域創(chuàng)造了多項(xiàng)第一,榮獲“2016中國(guó)鋁箔資源效率獎(jiǎng)”。其特點(diǎn)為:綠色、低碳、節(jié)能、環(huán)保。其廢水零排放,廢渣、廢油等全部得到有效循環(huán)利用;所產(chǎn)的9μm雙面光電池箔的成品率高達(dá)90%,邊部廢料有較大下降,能耗減少,有效地節(jié)約了資源;表面品質(zhì)優(yōu)良,涂布性能好,力學(xué)性能高,抗拉強(qiáng)度達(dá)270N/mm2,伸長(zhǎng)率≥2%;電學(xué)性能良好,電阻率≤0.032Ω·mm2/m。采用這種超薄集流體箔,可制得質(zhì)量輕的小型化鋰離子電池。截至2021年12月底,浩鑫鋁業(yè)有限公司電池鋁箔生產(chǎn)能力已達(dá)70kt/a。
●廣東乳源東陽(yáng)光優(yōu)艾希杰有限公司40kt/a電池箔項(xiàng)目
東陽(yáng)光優(yōu)艾希杰(UACJ,日本聯(lián)合鋁業(yè)公司)是一家中日合資企業(yè),投資90億日元新建的40kt/a鋰離子電池鋁箔項(xiàng)目已于2020年8月投產(chǎn),2021年7月達(dá)產(chǎn)。該項(xiàng)目占地2萬(wàn)m2,日本聯(lián)合鋁業(yè)有限公司占49%。據(jù)該公司預(yù)測(cè),2025年全世界鋰離子動(dòng)力電池鋁箔需求量約210t。筆者預(yù)測(cè)量約350k/a,其中,我國(guó)的需求量約227.5kt/a,占65%。
●江蘇昭和電工公司12kt/a鋁箔產(chǎn)能
江蘇南通市昭和電工有限公司是日本昭和電工有限公司(Show Denko KK工業(yè)公司,SDK)的獨(dú)資企業(yè),專業(yè)生產(chǎn)電工高純鋁箔。該公司原有鋁箔生產(chǎn)能力4.8kt/a,2013年又?jǐn)U建了7.2kt/a,2015年5月投產(chǎn),總產(chǎn)能達(dá)12kt/a。該公司規(guī)模雖不大,但經(jīng)濟(jì)效益很好,產(chǎn)品附加值極高。
●晟通集團(tuán)鋁箔公司約50kt/a電池箔產(chǎn)能
湖南晟通集團(tuán)鋁箔有限公司雙零箔生產(chǎn)能力200kt/a,是當(dāng)今世界上建成的最大的雙零箔企業(yè)。該項(xiàng)目共分三期建成:一期2臺(tái)1850mm箔軋機(jī),2002年投產(chǎn);二期4臺(tái)2000mm箔軋機(jī),2012年投產(chǎn);三期10臺(tái)2000mm箔軋機(jī),2015年3月投產(chǎn)。該公司的16臺(tái)軋機(jī)全部國(guó)產(chǎn),建成雙零箔生產(chǎn)能力200kt/a。據(jù)筆者估算,該公司電池箔的生產(chǎn)能力約為50kt/a。
●深圳市安博瑞新材料科技有限公司鋁-塑膜項(xiàng)目
安博瑞新材料科技有限公司是一家2016年在深圳成立,專業(yè)生產(chǎn)鋰離子電池鋁-塑膜的企業(yè),是集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。該公司長(zhǎng)期與清華大學(xué)、華中科技大學(xué)等院校合作,在多層納米涂層鋁箔改性等產(chǎn)品性能及工藝設(shè)計(jì)上取得眾多研究成果并獲得多項(xiàng)發(fā)明專利。EV Tank發(fā)布的《中國(guó)鋁-塑膜行業(yè)發(fā)展白皮書(2021年)》顯示,2020年全球軟包鋰離子電池出貨量107.7GWh,同比增長(zhǎng)28.1%;2020年,全球鋁-塑膜出貨量達(dá)到2.4億m2,同比增長(zhǎng)23.7%;2020年平均價(jià)格22元/m2,整個(gè)市場(chǎng)規(guī)模52.8億元。2021年,全球鋁-塑膜的需求量達(dá)2億m2~2.5億m2,預(yù)計(jì)到2025年全球的需求量可達(dá)7億m2~8億m2。目前,我國(guó)高端鋁-塑膜市場(chǎng)幾乎全部被外資企業(yè)壟斷。安博瑞新材料科技有限公司鋁-塑膜生產(chǎn)能力約6000萬(wàn)m2。
●新綸科技有限公司常州鋁-塑膜生產(chǎn)線項(xiàng)目
新綸科技有限公司在江蘇常州投建了2條鋰電池鋁-塑膜生產(chǎn)線:第一條于2020年投產(chǎn),生產(chǎn)能力200萬(wàn)m2/月,已于2021年達(dá)產(chǎn);第二條生產(chǎn)線于2021年7月21日完成設(shè)備調(diào)試。據(jù)GGII、中商產(chǎn)業(yè)研究院資料顯示,2019年我國(guó)軟包動(dòng)力電池出貨量13.7GWh。預(yù)計(jì)到2025年,我國(guó)軟包動(dòng)力電池出貨量將達(dá)到88.6GWh,若以每GWh軟包動(dòng)力電池用150萬(wàn)m2鋁-塑膜計(jì)算,預(yù)計(jì)到2025年我國(guó)鋁-塑膜需求量將達(dá)1.3億m2。
●萬(wàn)順新材15kt/a電池鋁箔項(xiàng)目
萬(wàn)順新材主要從事紙包裝材料、鋁箔和功能性薄膜三大業(yè)務(wù),下有子公司江蘇中基復(fù)合材料有限公司、安徽美信鋁箔(72kt/a高精電子箔)有限公司,共有155kt/a高端鋁箔產(chǎn)能,其中,電池箔約15kt/a。
●河南明晟新材料有限公司10kt/a鋰電池鋁箔項(xiàng)目
明晟新材料有限公司是明泰鋁業(yè)有限公司的全資子公司,主要從事鋁板帶箔、合金板、軍工、航空航天、汽車用鋁、超硬3C材料等。近年來(lái),明泰鋁業(yè)致力于轉(zhuǎn)型升級(jí),重點(diǎn)布局交通運(yùn)輸用鋁,汽車輕量化用鋁、新能源鋰電池用鋁、航空航天及軍工等高端用鋁領(lǐng)域。該公司鋰電池鋁箔產(chǎn)能約有10kt/a。
●浙江寧波鋁宏汽車電池殼鋁合金零部件項(xiàng)目
2019年11月26日,寧波鋁宏汽車零部件有限公司汽車鋁合金零部件精密制造建設(shè)項(xiàng)目在西塢開工,一期已于2021年9月投產(chǎn)。該項(xiàng)目投資2.8億元,占地56.42畝,主導(dǎo)產(chǎn)品為新能源汽車電池殼鋁擠壓型材。
●中鋁集團(tuán)福州新區(qū)約15kt/a電池箔項(xiàng)目
中鋁集團(tuán)自2019年以來(lái)在福州新區(qū)閩臺(tái)(福州)藍(lán)色經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園建設(shè)東南沿海鋁精深加工基地,占地2000畝,計(jì)劃總投資100億元,重點(diǎn)產(chǎn)品為交通運(yùn)輸裝備輕量化、環(huán)保包裝、電子器材和中高端印刷用鋁材。該項(xiàng)目分4期建設(shè),大部分已建成。據(jù)筆者估算,該項(xiàng)目包含約有15kt/a電池箔產(chǎn)能。
●蘭州新區(qū)鋁業(yè)有限責(zé)任公司10kt/a電池箔項(xiàng)目
甘肅蘭州新區(qū)鋁業(yè)有限責(zé)任公司200kt/a鋁箔項(xiàng)目于2019年9月9日通過(guò)審查,投資20億元,建設(shè)用地500畝,由蘭州新區(qū)商貿(mào)物流集團(tuán)有限公司和蘭州新區(qū)鋁業(yè)有限責(zé)任公司投資。該項(xiàng)目產(chǎn)品結(jié)構(gòu)包括65kt/a空調(diào)箔、70kt/a家用箔、15kt/a藥箔、10kt/a電池箔、20kt/a雙零包裝箔、其它寬幅單零箔20kt/a。該項(xiàng)目已于2021年年底投產(chǎn)。
●江蘇鼎勝新能源材料股份有限公司50kt/a動(dòng)力電池箔項(xiàng)目
該項(xiàng)目位于江蘇省鎮(zhèn)江市京口區(qū)鼎勝鋁業(yè)公司園區(qū)內(nèi),于2019年開建,2021年投產(chǎn),采用雙輥式連續(xù)鑄軋帶坯,是我國(guó)目前建成的最大的電池鋁箔企業(yè)之一。
●新疆眾和股份有限公司25kt/a電池箔項(xiàng)目
眾和股份有限公司不但是我國(guó)高純鋁和超高純≥5N濺射靶基材鋁的領(lǐng)跑者,也是我國(guó)電池箔、電子箔生產(chǎn)“領(lǐng)軍者”。2021年,該公司電子箔、電極箔銷售量分別達(dá)到21.1kt、2557.94m2,同比分別增長(zhǎng)16.15%、48.76%,新能源相關(guān)領(lǐng)域電極箔占該公司電極箔銷量的20%~30%。新疆眾和目前產(chǎn)能:50kt/a高純鋁、35kt/a電子鋁箔、2300萬(wàn)m2/a電池箔。
●華北鋁業(yè)有限公司60kt/a電池箔項(xiàng)目
華北鋁業(yè)有限公司成立于1978年,是我國(guó)生產(chǎn)鋁箔軋機(jī)與雙輥式連續(xù)鑄軋帶坯的開拓者之一。2021年,該公司平軋鋁產(chǎn)品生產(chǎn)能力為200kt/a,加上分公司的,生產(chǎn)能力≥250kt/a,其中電池箔的生產(chǎn)能力60kt/a。2015年,該公司電池箔的產(chǎn)量只有2804t,2016年和2017年的產(chǎn)量分別上升到3539t和4964t,2017年的產(chǎn)量比2016年的上升了40%,2021年的產(chǎn)量約已達(dá)28kt/a,甚至更多一些。
●其它企業(yè)
廈順鋁箔有限公司、南山鋁業(yè)、神隆寶鼎鋁業(yè)有限公司等也已紛紛進(jìn)入電池箔領(lǐng)域,估計(jì)產(chǎn)能已達(dá)80kt/a。
在建電池鋁箔項(xiàng)目
截至今年3月,我國(guó)在建汽車電池鋁箔項(xiàng)目約有15個(gè),總生產(chǎn)能力約1000kt/a。
●東陽(yáng)光鋁業(yè)公司宜都200kt/a低碳電池箔項(xiàng)目
廣東省東陽(yáng)光鋁業(yè)有限公司200kt/a低碳電池鋁箔項(xiàng)目于2021年11月29日正式簽約落戶湖北省宜都市,今年2月8日啟動(dòng)建設(shè),總投資60億元,占地1200畝。東陽(yáng)光鋁業(yè)公司在生產(chǎn)電池與電子鋁箔領(lǐng)域居世界前列,投產(chǎn)后宜都市將成為國(guó)內(nèi)規(guī)模較大、技術(shù)水平先進(jìn)的低碳電池箔生產(chǎn)基地。
●常鋁股份30kt/a動(dòng)力電池鋁箔項(xiàng)目
常鋁股份于2021年12月21日發(fā)布公告稱,計(jì)劃由全資子公司——江蘇常鋁新能源材料科技有限公司投資新建30kt/a動(dòng)力電池箔項(xiàng)目,建設(shè)周期24個(gè)月,總投資預(yù)計(jì)約為3.5億元。
●和勝新能源科技有限公司獲兩項(xiàng)電池結(jié)構(gòu)件發(fā)明專利
廣東和勝股份全資子公司——廣東和勝新能源科技有限公司于2021年12月獲得兩項(xiàng)新能源汽車產(chǎn)品生產(chǎn)工藝發(fā)明專利:一項(xiàng)是“攪拌摩擦焊接工藝”技術(shù),該項(xiàng)目能減少焊后工件力學(xué)性能下降,有利于提高焊接系數(shù);另一項(xiàng)是“電池殼體加工工藝”技術(shù),該項(xiàng)目能有效提高電池殼體邊框的尺寸精度和垂直度。該兩項(xiàng)技術(shù)已在新能源汽車電池箱體、電芯外殼等產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中獲得應(yīng)用,有效地提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率及優(yōu)良率。
●貴鋁新材料公司28kt/a箔軋項(xiàng)目開工
貴鋁新材料公司鋁箔項(xiàng)目于今年1月15日在貴陽(yáng)市清鎮(zhèn)王莊鄉(xiāng)鋁精深加工園區(qū)開工,占地約120畝,計(jì)劃投資6.6億元,總建筑面積4萬(wàn)m2。該項(xiàng)目有5條鋁箔生產(chǎn)線,生產(chǎn)28kt/a新能源汽車動(dòng)力電池箔、電力電容器箔等,計(jì)劃18個(gè)月建成投產(chǎn)。
●潮力新材料公司150kt/a平軋鋁產(chǎn)品項(xiàng)目
廣西平果市潮力新材料有限公司100kt/a鋁合金板帶項(xiàng)目和50kt/a新能源電池箔項(xiàng)目于今年1月8日舉行了啟動(dòng)儀式,計(jì)劃總投資15億元,用地100畝。該項(xiàng)目建成投產(chǎn)后將對(duì)平果鋁產(chǎn)業(yè)邁向中高端起到重要的推動(dòng)作用。
●江蘇如東經(jīng)開區(qū)150kt/a鋰電池鋁塑膜和鋁箔項(xiàng)目
今年1月21日,江蘇省如東經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)與日本BJAY(布佳伊)有限公司就鋰電池鋁塑復(fù)合膜和鋁箔生產(chǎn)項(xiàng)目簽署了合作協(xié)議。該項(xiàng)目總投資約20億元,從日本引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備、技術(shù)和科學(xué)家,分兩期建設(shè),每期投資約10億元,其中,設(shè)備投資約7億元。
●上海華峰鋁業(yè)150kt/a鋁板帶箔項(xiàng)目
上海華峰鋁業(yè)有限公司今年2月11日發(fā)表公告稱,擬投資19.8億元建設(shè)年產(chǎn)150kt/a新能源汽車用高端鋁板帶箔項(xiàng)目。該項(xiàng)目將引進(jìn)2400mm四機(jī)架熱精軋機(jī)列、高速冷軋機(jī)、高速箔軋機(jī)等。
●貴州清鎮(zhèn)市年產(chǎn)1.5億套電池鋁殼及蓋板項(xiàng)目
今年3月28日,貴州市清鎮(zhèn)市與安徽力翔電池科技有限公司簽署建設(shè)1.5億套電池鋁殼及蓋板項(xiàng)目協(xié)議。該項(xiàng)目總投資10億元,占地約100畝,將建設(shè)16條鋁殼生產(chǎn)線和25條蓋板生產(chǎn)線。
●河南明泰鋁業(yè)700kt/a綠色新型鋁合金材料項(xiàng)目
近些年來(lái),河南明泰鋁業(yè)有限公司聚焦行業(yè)焦點(diǎn)、難點(diǎn)問題,在戰(zhàn)略上對(duì)新興鋁合金材料、廢舊資源高值保級(jí)利用兩個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域,開展了大量研究,先后實(shí)施了多個(gè)產(chǎn)品高端、低碳節(jié)能的高質(zhì)量項(xiàng)目。其中,700kt/a綠色新型合金材料項(xiàng)目定位于“中國(guó)鋁工業(yè)現(xiàn)代化生態(tài)示范土程”,引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)智能化(1+4)式熱連軋線、6輥冷軋機(jī)、高架倉(cāng)庫(kù)等,形成“高端+綠色+智慧”鋁合金一體化生產(chǎn)體系。據(jù)明泰鋁業(yè)3月15公告顯示,該項(xiàng)目的再生鋁生產(chǎn)線2臺(tái)瓦格斯塔夫扁錠鑄造機(jī)已投產(chǎn),熱粗軋機(jī)和6輥冷軋機(jī)于上半年投產(chǎn),計(jì)劃今年產(chǎn)量為220kt扁錠、115kt熱軋帶坯、約50kt外銷成品板帶。
●洛陽(yáng)龍鼎鋁業(yè)100kt/a電池箔/雙零箔項(xiàng)目及500kt/a再生鋁項(xiàng)目
河南洛陽(yáng)龍鼎鋁業(yè)有限公司100kt/a電池箔/雙零箔項(xiàng)目及500kt/a再生鋁項(xiàng)目于今年3月份開工建設(shè),總投資16億元。該鋁箔項(xiàng)目分兩期建設(shè),各建50kt/a。電池箔產(chǎn)能為50kt/a。
●江蘇常州睿捷新材料科技有限公司2.7億m2鋁-塑膜項(xiàng)目
睿捷新材料科技有限公司擬投資16億元在江蘇金壇經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)金城科技產(chǎn)業(yè)園建約2.7億m2的鋁-塑膜項(xiàng)目,有8條生產(chǎn)線,占地約150畝,已于2021年10月開工建設(shè)。
●大慶豫港龍泉鋁加工材項(xiàng)目50kt/a電池箔本項(xiàng)目
大慶豫港龍泉鋁加工材項(xiàng)目于2019年3月啟動(dòng),總投資330億元,是全世界計(jì)劃一次性建成的最大鋁加工材項(xiàng)目,總建筑面積1000萬(wàn)m2。精深加工區(qū)規(guī)劃主要產(chǎn)品為鋁合金建筑模板、新能源汽車車身、全鋁家居產(chǎn)品、軌道車輛車身、特種車輛車身等,另外,還有擠壓型材區(qū)和板帶材區(qū)。該項(xiàng)目平軋鋁產(chǎn)品生產(chǎn)能力1200kt/a,擠壓材生產(chǎn)能力500kt/a,精深加工產(chǎn)品生產(chǎn)能力200kt/a。筆者估計(jì)該項(xiàng)目電池箔生產(chǎn)能力為50kt/a。
●山東南山鋁業(yè)16.8kt/a電池箔項(xiàng)目
2019年,南山鋁業(yè)投資4.53億元建設(shè)高端鋁箔生產(chǎn)線。該項(xiàng)目生產(chǎn)高性能動(dòng)力電池箔和數(shù)碼消費(fèi)類電池箔16.8kt/a,高性能包裝鋁箔4.2kt/a。
鋰電池結(jié)構(gòu)及所用鋁箔
●電池結(jié)構(gòu)
鋰電池結(jié)構(gòu)由正極集流體(集電器電極)、盒、封口板、負(fù)極板等組成。各部分對(duì)相應(yīng)材料要求是:集電器箔不但應(yīng)有高的強(qiáng)度與電導(dǎo)率,而且應(yīng)表面平坦;盒材應(yīng)有高的強(qiáng)度與成形性,還應(yīng)有良好的耐膨脹性;封口材宜有良好的成形性與激光焊接性;層壓包裝鋁材應(yīng)有高的強(qiáng)度與成形性;母線材必須有高的強(qiáng)度與電導(dǎo)率,以及良好折彎加工性。
通常說(shuō)的電池鋁箔,實(shí)際上是鋰離子電池正極箔,最好把這種厚度約0.1mm的非改性的正極箔稱為集流體鋁箔,以區(qū)別于鋰(離子)電池用的其它鋁箔,如電池軟包用鋁-塑膜中的箔、極耳箔、改性后涂炭箔等。集流體鋁箔一方面是集流體電極;另一方面是鋰電池正極或負(fù)極材料的載體。實(shí)際中可把集流體鋁箔簡(jiǎn)稱電池箔。
●正極結(jié)構(gòu)
正極由正極集流體(極耳)、高溫膠帶、正極基體和正極物質(zhì)組成。極耳為厚約0.1mm的1070、1060、1235、1230、1100、8011、1N30、3003等合金箔,其中,用得多的為1235、1070、1100、3003合金,因?yàn)樗鼈冇懈叩膹?qiáng)度。正極基體約為0.016mm厚的箔。
●外殼及封口材料
外殼是用薄鋁板加工的,要求有高的成形性與強(qiáng)度,而且應(yīng)有優(yōu)越的耐壓性,可抑制因反復(fù)充電、放電而導(dǎo)致的殼體膨脹。3種外殼板材的性能見表2。
表2鋰電池外殼材料的性能
注:x-不好;△-可以;○-良好;◎-優(yōu)秀。*為日本聯(lián)合鋁業(yè)公司。
封口是用激光焊接的,因此應(yīng)有優(yōu)異的可激光焊性能,同時(shí)在加工防爆閥階段不會(huì)發(fā)生較大的加工硬化,有良好的成形性。封口材的各種性能見表3。
表3鋰電池封口鋁材的性能
注:x-不好;△-可以;○-良好;◎-優(yōu)秀。*為日本聯(lián)合鋁業(yè)公司。
●電池箔
鋰離子電池用的鋁箔有兩種:一是平箔,應(yīng)有高的強(qiáng)度、高的電導(dǎo)率與平坦的表面;二是表面改性箔(ASP,Advanced Surface Profile)。日本聯(lián)合鋁業(yè)公司研發(fā)的平箔有7種:A85、C2F、高強(qiáng)度C2F、FS115、MS812、X383、503S,其中A85、C2F、503S是通用工業(yè)箔,可應(yīng)用于民用各個(gè)領(lǐng)域,C2F、MS812、X383合金有高的強(qiáng)度與電導(dǎo)率,F(xiàn)S115合金在涂漆烘烤后有高延展性;表面改性箔有高的強(qiáng)度、高的電導(dǎo)率與表面粗糙化等特性,由于表面粗糙化,活性物質(zhì)附著性大大提高,同時(shí),可以減少粘結(jié)劑用量,電池特性也得以改善,采用新的粗化工藝,比傳統(tǒng)工藝的生產(chǎn)成本有所下降。平箔合金的性能與特性見表4。
表4平箔合金的性能與特性
注:*為日本聯(lián)合鋁業(yè)。
●鋁母線合金
鋰電池的導(dǎo)電母線原來(lái)是銅材料的,改用鋁材料后不但大幅度實(shí)現(xiàn)了輕量化,而且成本下降了很多;EC1合金的電導(dǎo)率與純鋁1050-O的等同,而其強(qiáng)度則比它大50%;EC2合金的電導(dǎo)率只有銅的57%,如果母線板厚增加到銅的1.8倍,則傳導(dǎo)的電流可與銅的相等。鋁母線板的力學(xué)性能見表5。
表5鋰離子電池鋁母線板的力學(xué)性能
注:*為日本聯(lián)合鋁業(yè)公司。
●電池箔市場(chǎng)
由于全球新能源車輛行業(yè)的高速發(fā)展,對(duì)鋰電池的需求旺盛拉動(dòng)了電池鋁箔需求快速上升。筆者認(rèn)為,在2010年—2030年期間,沒有哪種鋁產(chǎn)品的產(chǎn)量增長(zhǎng)速度能比電池鋁箔高。2015年—2025年,鋰電池鋁箔產(chǎn)量的復(fù)合增長(zhǎng)率可能達(dá)25%,如以2015年的產(chǎn)量30kt為基數(shù),那么2025年的產(chǎn)量可能突破280kt,這是非常驚人的數(shù)字。1GWh鋰電池用鋁箔約750t。
●電池箔品質(zhì)
2017年,我國(guó)動(dòng)力電池生產(chǎn)廠家有約160家,生產(chǎn)鋰電池箔的約有70多家。電池箔是一種高技術(shù)產(chǎn)品,而且對(duì)其品質(zhì)要求越來(lái)越高,我國(guó)普通級(jí)箔(抗拉強(qiáng)度Rm=150N/mm2~180N/mm2)方面沒有問題,但在生產(chǎn)高強(qiáng)度、高精厚度偏差、高表面品質(zhì)方面還與發(fā)達(dá)國(guó)家有相當(dāng)大的差距。
表6電池箔的力學(xué)性能
生產(chǎn)普通電池箔的技術(shù)與生產(chǎn)通用0.1mm箔的等同,很平常,但要生產(chǎn)高強(qiáng)度箔卻絕非易事,特別是生產(chǎn)厚度小于0.015mm的箔需要采用特殊工藝,同時(shí)需在設(shè)備與潤(rùn)滑方面作一些改進(jìn)。
310N/mm2這個(gè)值是當(dāng)前1XXX系及8XXX系(AI-Li合金除外)合金箔材能夠達(dá)到的最高強(qiáng)度。電池箔的進(jìn)展不但要求其抗拉強(qiáng)度Rm越來(lái)越高,而且其厚度卻反其道而行,已從最初的20μm減薄到8μm,這個(gè)減薄過(guò)程是一步一步的,歷時(shí)20余年,20μm—16μm—15μm—13μm—12μm—10μm—9μm—8μm。再減薄的空間不太大了,因?yàn)樵跍p薄的同時(shí),必須同步提高其抗拉強(qiáng)度Rm,否則耐破度不能滿足要求。
不斷地提高對(duì)電池箔抗拉強(qiáng)度Rm的要求,是為了減薄箔的厚度,以提高電池的能量密度。目前我國(guó)生產(chǎn)的電池箔的抗拉強(qiáng)度Rm都能達(dá)到160N/mm2,但要生產(chǎn)Rm≥200N/mm2則需要克服一些困難。
目前,電池箔的最薄厚度已達(dá)8μm,再減薄的空間不是太大。另外,有些電池企業(yè)要求厚度偏差<±2%,實(shí)際很難達(dá)到,因?yàn)楫?dāng)前箔軋機(jī)的AGC控制系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到這種控制精度。當(dāng)然,如若對(duì)現(xiàn)有的AGC系統(tǒng)加以改造有可能生產(chǎn)出厚差更精細(xì)的電池箔。
電池箔對(duì)表面品質(zhì)與切邊品質(zhì)的要求也比普通箔高。電池箔表面上不允許有直徑>1mm的麻點(diǎn),0.5mm~1mm的麻點(diǎn)應(yīng)<3個(gè)/m2,0.5mm的麻點(diǎn)不允許成片出現(xiàn)>1mm;暗面不允許有凸點(diǎn),對(duì)于單面光箔,暗面不得有亮點(diǎn);表面上允許有長(zhǎng)度<5mm的黑油線,但應(yīng)≤3條/m2;打底起皺長(zhǎng)度應(yīng)≤10m。
切邊品質(zhì)應(yīng)高,不得有裂邊與毛刺。在無(wú)張力情況下,邊部波峰應(yīng)≤2mm,斷面鋁粉膠帶法檢測(cè)≤25個(gè)/(10cm)。
總之,電池箔要求的六要素缺一不可,即:最薄的厚度、最高的強(qiáng)度、最大的表面達(dá)因值、最小的厚度偏差、最優(yōu)的板形、最潔凈的表面。
電池及其鋁箔的新進(jìn)展
●5分鐘可充滿電的汽車電池
中國(guó)億緯鋰能股份有限公司與其合作伙伴以色列斯托多特公司(StoreDot)研制出一種只需5分鐘就能充滿電的鋰電池,這是鋰電池發(fā)展歷程上的一次小革命。1月19日,斯托多特公司為新電池的面世舉行推介會(huì),這對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展來(lái)說(shuō)可不是一件小事,電動(dòng)汽車的充電時(shí)間將從目前的幾小時(shí)縮短到傳統(tǒng)汽車加油所需的短短幾分鐘。不過(guò)目前該電池還不能用于現(xiàn)有的汽車上,還需要一段改進(jìn)與完善時(shí)間,可能要到2025年后才能大規(guī)模地生產(chǎn)與應(yīng)用,因?yàn)檫€有許多工作要做,包括基礎(chǔ)設(shè)施方面的建設(shè)。
●軋制電池鋁箔的OPTIMILLR軋機(jī)
德國(guó)阿申巴赫公司(Achenbach)設(shè)計(jì)制造了一種名為“OPTIMILLR”的4輥不可逆軋機(jī),是一種專用于軋制電池箔的“精準(zhǔn)軋機(jī)”,其附屬設(shè)備如剪切機(jī)、厚度控制儀、吹干系統(tǒng)、冷卻潤(rùn)滑劑噴灑系統(tǒng)、張力控制系統(tǒng),都是精心設(shè)計(jì)制造的,達(dá)到了前所未有的靈敏度和精確度。冷卻潤(rùn)滑噴灑系統(tǒng)為阿申巴赫勻速噴灑系統(tǒng)R(Achenbach UniSprayR),帶材軋制時(shí)的邊部加熱系統(tǒng)為該公司特有的“熱邊系統(tǒng)”(Hot Edge System,HES),裝有特有的平整度監(jiān)控器UniFlatR和自動(dòng)帶材平整度測(cè)量?jī)xOPTIROLL MillFlat,還裝有支撐輥動(dòng)力可變凸度(DVC,DynamicVariable Crown)監(jiān)測(cè)儀。
為了軋制出完全能滿足六要素的電池箔,應(yīng)特別注意的是,箔材表面應(yīng)干干凈凈,不得有殘留軋制油,以確保箔材有良好的可焊性和足夠的達(dá)因值。高效的阿申巴赫吹干系統(tǒng)Achenbach UniDryR能完全做到這一點(diǎn),不會(huì)產(chǎn)生任何帶邊滴油現(xiàn)象。高精縱剪線能確保所切帶材沒有毛刺(bur)、皺紋(wrinkle),有非常好的卷取質(zhì)量,卷材端面整整齊齊,猶如一層。
制取電池箔的車間應(yīng)非常潔凈,不但箔材本身應(yīng)潔凈,車間環(huán)境也應(yīng)無(wú)塵。阿申巴赫剪切機(jī)之上設(shè)有吸塵罩,可達(dá)到一級(jí)吸塵效果,保證剪切在無(wú)塵環(huán)境下進(jìn)行,吸氣氣流均勻無(wú)阻,氣流大小適當(dāng),確保周圍環(huán)境保持最大的潔凈度。
另一個(gè)必須進(jìn)行的工作是應(yīng)對(duì)電池箔質(zhì)量進(jìn)行專門的檢查、測(cè)量和分析。該項(xiàng)工作不但能保證箔的質(zhì)量透明度,同時(shí),對(duì)生產(chǎn)方與用戶都是非常有益的。該公司為進(jìn)行此項(xiàng)工作提供了一切工具與檢查手段。
電池外殼
不管是汽車電池還是其它電池都要有個(gè)堅(jiān)實(shí)的外殼,以保護(hù)電池本身不受損害,維持電池工作正常,這種外殼雖有種種形狀,但是都是用鋁合金1070-O圓片或其它形狀片沖制的。圓片Φ6~220mm,Φ偏差±0.05mm,厚度偏差-0.5~+0.10mm,產(chǎn)品厚度2~25mm,也可以更薄些。1070-O合金有良好的冷沖壓成形性能,實(shí)際上是一種常用的工業(yè)純鋁,其成分(質(zhì)量%):Si0.20、F0.25、Cu0.04、Mn0.03、Mg0.03、Zn0.04、Ti0.03、V0.05,其它雜質(zhì)單個(gè)0.03,Al≥99.70。還可以用3003-O、H14或1050-O、H14合金冷沖制。也有一些公司研制出特殊的外殼合金,如日本聯(lián)合鋁業(yè)公司的MG212合金,其力學(xué)性能比3003、1050合金高得多。
鋰電池的封口鋁材為8021-O、H14、H16、3003-O、H14、1050-O合金。
新電池研發(fā)
新電池研發(fā)可從兩個(gè)方面進(jìn)行:一是對(duì)現(xiàn)行鋰電池進(jìn)行改進(jìn),提高其壽命與續(xù)航里程,縮短充電時(shí)間,提高鋰的提取效率與降低生產(chǎn)成本;二是研發(fā)全新的高效新電池。現(xiàn)在在這兩個(gè)方面都取得了非凡的成就。
●寧德時(shí)代公司的超級(jí)電池可行駛200萬(wàn)公里
寧德時(shí)代新能源股份有限公司成立于2010年,是世界最大的新能源汽車鋰電池研發(fā)與生產(chǎn)者。該公司研制出一種可持續(xù)使用16年、行駛總里程可達(dá)200萬(wàn)公里的動(dòng)力電池,而目前電動(dòng)汽車電池的使用壽命約8年。該公司還在擴(kuò)展國(guó)際業(yè)務(wù),在德國(guó)開設(shè)的首家國(guó)外工廠已于2021年運(yùn)營(yíng)。
●日本的低成本高安全電池
如何降低鋰離子電池成本并提高其安全性,是研究人員一直追求的目標(biāo)。日本科學(xué)家堀江英明(Hidiaki Horie)發(fā)明出一種比鋰離子電池量產(chǎn)成本低90%的新型電池,同時(shí)具有高度的安全性。該研究是用樹脂結(jié)構(gòu)代替電池的金屬內(nèi)襯電極和液態(tài)電解質(zhì),從而提高電池安全性并降低生產(chǎn)成本,因此大大簡(jiǎn)化與加快了生產(chǎn)進(jìn)程。
●充電速度比鋰離子電池快60倍的石墨烯電池
澳大利亞布里斯班市的石墨烯制造集團(tuán)研發(fā)出新型的石墨烯鋁離子電池,其充電速度比鋰離子電池快60倍,儲(chǔ)能能力是最佳鋁基電池的3倍。石墨烯具有一系列優(yōu)異特性:硬度比鉆石還大、韌性比鋼更高、密度僅為鋼的1/200、有較高的導(dǎo)熱率和極佳的導(dǎo)電性、可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),形成新的化合物、資源豐富。該公司稱,今年已開始生產(chǎn)用于個(gè)人電子產(chǎn)品等較小設(shè)備的紐扣式石墨烯鋁離子電池,2024年將生產(chǎn)電動(dòng)汽車用電池。
●物美價(jià)廉的鈉電池
俄羅斯和德國(guó)的研究人員發(fā)現(xiàn),可用特殊結(jié)構(gòu)的鈉替代昂貴的稀有金屬鋰制造汽車電池。采用新技術(shù)制造的鈉電池比鋰電池的造價(jià)低得多,但容量不差分毫。目前,用鈉和石墨烯制成的多層結(jié)構(gòu)電池還處在測(cè)試階段,鈉離子電池的成本僅約為鋰離子電池的1/100,因?yàn)殁c本身價(jià)格低廉、儲(chǔ)量豐富,而其化學(xué)性質(zhì)又表明,可用質(zhì)輕又低價(jià)的鋁代替銅作為電池輔料。鈉電池的缺點(diǎn)是壽命短、放電快,科學(xué)家們正在研究針對(duì)性的解決方案。
●固態(tài)電池
可能在不久的將來(lái),汽車工業(yè)還會(huì)投入巨資和大量科技力量研發(fā)固態(tài)電池。因?yàn)樗闹圃斐杀颈蠕囯姵氐?0%,而且充電時(shí)間短,奉命也長(zhǎng)。中國(guó)蔚來(lái)技術(shù)公司已將固態(tài)電池的生產(chǎn)安排在今年,全球產(chǎn)銷量最大的日本豐田汽車公司和德國(guó)大眾汽車公司把固態(tài)電池在其車上的應(yīng)用計(jì)劃安排在2025年,預(yù)計(jì)其他汽車公司在未來(lái)幾年內(nèi)也會(huì)陸續(xù)采用此種電池,因?yàn)橹圃旌蛻?yīng)用固態(tài)電池的障礙和技術(shù)難點(diǎn)幾乎都已解決。
●室溫液態(tài)金屬電池
目前,所有的液態(tài)金屬電池的工作溫度都≥240℃,美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校科學(xué)家開發(fā)出一種可在室溫下工作的新型液態(tài)電池,兼具固態(tài)金屬電池和液態(tài)金屬電池優(yōu)點(diǎn):能儲(chǔ)存更多的電量、更穩(wěn)定、更節(jié)能、更環(huán)保。
●“秒充”電動(dòng)汽車的量子電池
目前,在用電池的能量密度比碳?xì)浠衔锏牡偷枚?,所以?dǎo)致電池續(xù)航時(shí)間短、充電時(shí)間長(zhǎng)。韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究所復(fù)雜系統(tǒng)理論物理中心的科學(xué)家的研究表明,采用全局操作的量子電池可以實(shí)現(xiàn)充電速率成百倍地上升,從而可以實(shí)現(xiàn)充電時(shí)間縮短到約3min,實(shí)現(xiàn)“秒充”。
●美國(guó)和歐盟斥巨資研發(fā)車載電池
歐盟于早些時(shí)候設(shè)立30億歐元研究基金推動(dòng)車載電池項(xiàng)目研發(fā),比利時(shí)、芬蘭、法國(guó)、德國(guó)、意大利、波蘭和瑞典等國(guó)家將為這個(gè)定于2031年前完成的計(jì)劃提供多達(dá)32億歐元資金。歐盟委員會(huì)稱,預(yù)計(jì)該項(xiàng)目還將獲得50億歐元的私人投資,共計(jì)約將投入112億多歐元用于研發(fā)車載電池。
結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)是世界上最大的汽車產(chǎn)銷國(guó),2021年,汽車產(chǎn)銷2608.2萬(wàn)輛和2627.5萬(wàn)輛;新能源汽車產(chǎn)銷分別達(dá)到354.5萬(wàn)輛和352.1萬(wàn)輛,分別約占全球產(chǎn)銷量的60%。我國(guó)已成為名副其實(shí)的電動(dòng)汽車“世界工廠”。在世界10大車載電池生產(chǎn)公司中,我國(guó)占半數(shù)之多,也已成為車載電池“老大”。寧德時(shí)代新能源科技有限公司是世界第一大電池制造企業(yè)。我國(guó)在電動(dòng)汽車及電池出口方面也是世界領(lǐng)軍者。2021年,我國(guó)電動(dòng)汽車出口量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)排名第二的德國(guó)。我國(guó)電動(dòng)汽車品種多、價(jià)格合理、設(shè)計(jì)時(shí)尚,并且擁有產(chǎn)業(yè)聚集優(yōu)勢(shì),在全球的影響力正在迅速擴(kuò)大,正在歐洲、亞洲市場(chǎng)迅速打開銷路,并準(zhǔn)備拓展美洲市場(chǎng)。
另外,美國(guó)也在斥巨資發(fā)展電池生產(chǎn)。據(jù)外媒報(bào)道,美國(guó)政府將撥30多億美元資助電動(dòng)汽車動(dòng)力電池制造,特別是大容量電池制造與廢電池回收。近日,美國(guó)總統(tǒng)拜登對(duì)媒體宣布,美國(guó)將在2030年銷售的汽車要有一半是電動(dòng)汽車。此外,美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施法還為政府劃撥了數(shù)十億美元資金用于購(gòu)買電動(dòng)公交車和安裝電動(dòng)汽車充電裝置。
可見,全球電動(dòng)汽車電池鋁箔產(chǎn)業(yè)龐大的市場(chǎng)正在加速形成,我國(guó)企業(yè)也將引領(lǐng)全球電動(dòng)汽車電池鋁箔產(chǎn)業(yè)奮進(jìn)新征程。
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