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十年记忆|锂电池铝塑膜国产化20载
晁承鹏 | 苏达汇诚 文章来源自:高工锂电网
2020-09-29 09:00:35 阅读:11013
摘要“寻找100位锂电人,口述10年记忆”是中国动力电池产业十年系列活动的重要策划之一,高工锂电将挑选100位具有代表性的从业者,包括政策制定者、专家学者、企业领袖、技术研发、市场、销售等各个环节代表介绍自己的个人经历,以个人视角管窥行业变迁。

【文/苏达汇诚复合材料有限公司 技术总监 晁承鹏】1991年6月日本索尼公司推出第一只商品化圆柱形的锂离子电池,标志着电池工业的一次革命。在2010-2020的短短10年间,中国快速发展为动力锂电池世界最大生产和消费国。


而锂电池用铝塑膜从1999年推出以来几经沧海桑田,本人有幸见证并亲身经历了锂电池用铝塑膜的国产化之路,并将其分为以下三个阶段:


第一阶段:模仿进口干法工艺


我在1997年高分子材料专业毕业,进入苏北一家知名的药品包装材料厂工作,历经技术研发管理、品质管理和工程项目管理岗位,从事过双组分聚氨酯粘合剂、药品包装用复合膜、耐蒸煮铝塑复合膜、冷冲压成型材料的研发,正是这些工作经验为日后的锂电池用铝塑膜顺利国产化打下了坚实的基础。


2000年,我们第一次接触到进口的锂电池用铝塑膜,经分析对比,发现和当时我们正在生产的耐蒸煮铝塑复合膜材料结构完全相同,研发的冷冲压成型材料要求和使用方法也相似。当时我们了解到,锂电池用铝塑膜由日本昭和垄断并限制对中国出口,价格是耐蒸煮铝塑复合膜的数十倍。从那时起,我们就下定决心要将锂电池用铝塑膜国产化替代进口。


锂电池用铝塑膜是一种多层复合膜,从功能上可以分为三层:表层一般以PA(尼龙)为保护层,起保护电池防止外力损伤和辅助AL层成型的作用;中间层一般以AL(铝)为阻隔层,起成型和防止水分侵入的作用;内层一般以PP(聚丙烯)为热封层,主要作用是封口粘接。所以锂电池用铝塑膜一般由PA/AL/PP三种材料构成,各层通过粘合剂或粘合树脂进行粘合。


由于当时阶段的锂电池正负极所用的铝箔和铜箔边缘存在毛刺,电芯封装过程中抽真空时,毛刺容易刺穿铝塑复合膜内层,电解液接触铝塑复合膜中间层铝箔,铝箔发生腐蚀引起电池胀气漏液导致报废。对应这个阶段电池对内层耐金属毛刺穿刺的要求,消费类锂离子电池用铝塑复合膜一般结构为:


1) PET12/DL/AL40/DL/PET12/DL/CPP45

2) PA15/DL/AL40/DL/PET12/DL/CPP40


2004年,我到上海一家彩印包装厂工作,继续从事锂电池用铝塑膜的研发。那时随着按键式手机的发展,用户对手机待机时间要求逐步提高。锂电池尺寸较小、厚度较厚,对铝塑复合膜的冲深要求较高,消费类锂电池用铝塑膜一般结构为:


PA25/DL/AL40/DL/CPP45


在2007年,市场成功推出动力锂电池用铝塑膜产品,并成功替代进口,使之得到商业化应用。当时我们是国内第一家将干法工艺锂电池用铝塑膜实现商品化的企业。


第二阶段:借鉴铝塑复合带开发出热贴合工艺


随着电解液大规模国产化,以昭和为代表的干法工艺锂电池用铝塑膜在客户端出现批次耐电解液不良的现象。而DNP的热法工艺锂电池用铝塑膜由于耐电解液性能优势明显,得以后来居上,成功垄断了市场。


我在干法工艺锂电池用铝塑膜正常生产的同时,坚持研发热法工艺锂电池用铝塑膜。由于日本当时对锂电池用铝塑膜材料和设备都限制出口,热法工艺锂电池用铝塑膜国产化只能是无米之炊。


2011年,我借鉴PPR铝塑管的铝带热贴合生产工艺,退而求其次,使用当时国内可以买得到的原料成功完成了热法工艺锂电池用铝塑膜开发,并针对不同应用市场后续开发出以下结构产品:


1)PA15/DL/AL35/PP35

2)PA25/DL/AL40/PP45

3)PA25/DL/AL40/PP85

4)PA25/DL/AL55/PP70

5)PET12/DL/PA15/DL/AL40/PP85


经过数年的不断努力与改善,产品在国内市场取得了不错的销量。但热贴合工艺先天不足,产品只能满足一些中低端产品要求。特别是日本一家采用相同工艺路线的厂家被迫退出市场,警示我不能满足于现状,要不忘初心继续前行,锂电池用铝塑膜国产化还在路上。


随着昭和新一代铝塑膜投入中国市场,干法工艺锂电池用铝塑膜的市场占有率开始逐步回升。干法工艺的内层胶水和CPP大多依赖进口,而产品的品质和成本又受制于这两者。特别是随着干法工艺用的内层胶水和CPP材料在国内放开销售,而且干法工艺铝塑膜设备投资小、工艺简单,国内有数十家新的进入者,甚至一些原用热法工艺厂商都选择了干法工艺路线。


第三阶段:自主开发共挤出复合工艺


2016年我毅然决然来到江阴苏达汇诚复合材料有限公司,继续从事锂电池用铝塑膜的研发。苏达作为后进入者,硬件起点高,技术路线选择正确。


为了保证产品外观和质量稳定,苏达车间全部设计为万级洁净车间,温湿度衡定。为了保证产品一致性和稳定性,苏达全套引进日本铝塑膜专用的生产线。


苏达自主研发粘合层树脂和热封层树脂,产品晶点少、热封强度高、热封状态好、产品耐电解液性能优异,成功开发出共挤出复合工艺,真正实现锂电池用铝塑膜国产化。


经过近四年的不懈努力,目前苏达产品线全面对标日本DNP,所有产品型号均可以供货,产品性能全面达到甚至超过进口水平。


2018年,苏达作为副组长单位组织制定了锂电池用铝塑膜团体标准;2019年,苏达作为副组长单位组织制定了锂电池用铝塑膜国家标准。


根据高工锂电的数据,目前国产锂电池铝塑膜市场占有率约为20%,日本DNP的市场占有率近50%。在市场经济的前提下,市场所做的选择才是最正确的。


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