“预计2025年全球电池装机量将约达2100GWh,对应铝箔总体的需求量将近90万吨。”在第八届动力电池应用国际峰会(CBIS2023)上,神火新材料科技有限公司(简称“神火新材料”)副总经理、总工程师杨艮胜,作主题为《电池铝箔生产的现状及未来发展趋势》的演讲,并引用行业机构数据对铝箔市场需求作出预测。
图为神火新材料科技有限公司副总经理、总工程师杨艮胜演讲
据机构预测,2025年全球动力电池装机量将达到1355GWh,对应铝箔需求量54.2万吨;储能电池装机量600GWh,对应铝箔需求25.5万吨;其他消费类等电池装机量178GWh,对应铝箔需求8.9万吨;合计电池铝箔需求88.6万吨。
01
产能将超150万吨
旺盛的需求刺激了供给面的扩张,杨艮胜提到,到2025年底仅中国国内新增铝箔轧机就将超过150台/套,新增电池箔产能将达100万吨至130万吨。加之原有产能,2025年行业供给的铝箔产能将超过150万吨,供给产能远超预估的需求量。
不过杨艮胜也指出,“届时真正能释放的实际产量将远远小于产能”,主要由于以下几个原因:
一是,电池铝箔生产具有技术、管理、人才三大壁垒,项目建成后,需要有2-3年的队伍培养、技术积累和客户导入等。
二是,电池铝箔的认证周期长,直供电池厂不仅需要通过汽车行业的认证,更需要通过电池厂漫长且严苛的第二方认证,内资厂平均6-8个月,海外电池厂平均8-12个月以上。
三是,电池铝箔产品的成品率较低,“目前我感知新介入的厂能达到50%的成品率已经是非常好的生产水平,”杨艮胜指出,这造成新建铝箔厂的实际出货量通常与规划产能有较大出入,达不到预期,生产成本会大大增加,企业的经营压力会加大。
此外,“由于电池铝箔成品规格比较复杂、交货期短,原材料的宽度不好确定,组织不好会造成较大浪费。”杨艮胜进一步表示,同时铝箔表面达因值要求高,衰减速度非常快,产品更新快,客户的要求差异大,质量要求高,都使生产的不确定性增加、良品率低、成本上升。
02
双合轧制代替单张轧制
从电池铝箔未来的技术趋势来看,铝箔厚度会越来越薄。杨艮胜指出,为了提高电池的能量密度并降低成本,电池企业对铝箔有减薄的需求。目前动力电池铝箔产品厚度大部分是12μm、13μm、15μm,未来的趋势是向着10μm甚至更薄发展。消费类电池铝箔目前主流厚度是13μm、12μm、10μm、9μm,未来趋势是向着8μm以下。
“不过受限于材料和生产工艺,目前只有单张轧制(双面光)铝箔的力学性能和针孔等特性,能满足当前电池生产工艺的需要。”杨艮胜介绍,也正因如此当下绝大部分企业都只能生产12μm、13μm、15μm、20μm产品,只有头部企业能生产8μm、9μm、10μm产品。他透露,神火新材料在双面光工艺下能稳定生产9μm、10μm、12μm、13μm产品,已经在试生产8μm产品。
从提质降本的角度来看,目前最大障碍是生产效率提不上来。杨艮胜指出,一方面,由于目前的电池箔都是使用双面光铝箔,生产都采用单张轧制工艺,生产速度不快,且板型不好控制,轧制效率低。“单张轧制对产能释放比较慢,如果轧9μm、8μm双张就是4.4μm、4.5μm,难度非常大。”他说。
另一方面,由于精切的速度比较慢。杨艮胜解释,由于磷酸铁的正极材料必须使用涂炭铝箔,为了保证涂炭的质量,铝箔表面的达因值必须要超过32Dyn/cm,甚至更高。而目前的轧制工艺无法直接满足客户需要,只能在精切前进行电晕,而目前的电晕机速度最高只能达到200m/min,实际运行速度绝大部分企业只能在100-120m/min,这就大大地限制了精切的效率。
那么,如何提升电池铝箔的生产效率?“首先我们必须要采用双合轧制代替单张轧制,用单面光箔代替双面光箔。”杨艮胜强调,与此同时,要保证材料力学性能、针孔、板型和表面质都能满足客户需求。
双合轧制的优势非常明显。不仅轧机的生产效率将提升一倍,铝箔生产成本也会降低;板型的控制将变得更容易;暗面粗糙度和达因值都较亮面高,涂布变得更容易;减薄能力将更强,生产9μm、8μm、7μm、甚至6μm变得更容易,“目前最薄可以生产4μm和4.5μm产品”。
当然,单面光箔的双合轧制工艺也有操作上的难点。比如,轧制时力学性能会降低,尤其是双零电池箔成品,纵向延伸率下降较快;暗面质量不易控制,易出现暗面不均匀、亮点,针孔数增多等缺陷;还要与下游客户共同配合开发等。
除了采用双合轧制,铝箔生产提效还要解决涂炭的漏涂问题。杨艮胜表示,一方面可以采用特种铝箔轧制油添加剂,提高轧制成品的表面达因值,减少表面带油量,不用电晕就能满足涂炭要求。另一方面,下游涂布企业研究出融合性更强的粘合剂,解决铝箔的涂炭漏涂问题。“如果这两个问题解决了,生产效率就会大大提升。”
03
已能生产6μm电池铝箔
目前神火新材料已经有了很多技术突破。据杨艮胜介绍,除了能够提供双面光的电池铝箔外,该公司已经开发出力学性能高、针孔数量少、表面质量良好的单面光电池铝箔,可以满足下游客户的需要。“品质不次于双面光铝箔的抗拉强度和延伸率,最薄能够生产出6μm电池铝箔”。
另外除了单面光、双合轧制的技术趋势外,在杨艮胜看来,未来铝箔生产一定要依托完整可靠的绿色铝加工产业链。包括原材料铝纯度要达到99.85%,现在很多企业要求99.8%;抗拉强度大于270MPa,未来大于300MPa;延伸率也在向高要求方向发展。这需要完整的产业链才能很快去适应和满足客户的需求。
据介绍,神火新材料隶属于神火集团,神火集团是以绿电铝锭、电解铝生产及产品深加工为主的大型企业集团,系中国企业500强。依托母公司,神火新材料拥有行业稀缺的完整的绿电铝锭、铝板带、铝箔加工产业链。
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