受新能源下游包括動力、消費、儲能等應用領域需求的強勢推動,從現在起到2025年全球鋰電池出貨量及裝機量將迎來高速增長。
圖1 全球鋰電池出貨量及預測(單位:GWh)
電池鋁箔作為鋰電池正極集流體的主要材料,也將隨著鋰電池裝機量大幅提升。
在傳統鋰電池極片制作工藝中,活性材料漿料直接涂布于鋁箔集流體表面,干燥后通過粘結劑實現活性材料鋁箔集流體表面的固定,但剛性的金屬集流體與活性材料顆粒間的接觸面積有限,界面電阻較大,引起電池內阻的上升,對于電池性能特別是大電流充放電條件下的性能存在負面影響;
此外粘結劑的粘結強度有限,在持續充放電過程中,很容易發生活性材料與集流體間的膨脹脫離,導致電池內阻進一步加大,使得電池的循環壽命和安全性能受到影響。
將具備導電功能的涂碳涂層(俗稱涂碳漿料)均勻涂布于集流體鋁箔表面,能提供靜態導電性能,大幅度降低正/負極材料和集流之間的接觸電阻,還能提高兩者之間的附著能力,減少粘結劑的使用量,進而提升電池的整體性能。
較之普通集流體鋁箔,涂碳鋁箔是一項突破性的創新技術,具備顯著應用優勢:
1、抑制電池極化,減少熱效應,提高倍率性能;
2、降低電池內阻,并明顯降低了循環過程的動態內阻增幅;
3、提高一致性,增加電池的循環壽命;
4、提高活性物質與集流體的粘附力,降低極片制造成本;
5、保護集流體不被電解液腐蝕;
6、改善磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料的加工性能。
圖4 鋰離子電池結構&涂碳涂層示意圖
經恒州誠思統計,2020年,全球涂碳鋁箔市場規模達到了2.24億美元,預計2027年將達到11.29億美元,2021年到2027年復合增長率(CAGR)為25.91%。
圖5 2016-2027年全球涂碳鋁箔市場銷售額(百萬美元)及增長率
作為集流體鋁箔與正極材料之間的橋梁,該具備導電功能的涂碳涂層是涂碳鋁箔的材料核心,業內又稱涂碳漿料,可以大幅度降低活性材料和集流體之間的接觸電阻,增加活性材料的浸潤性和黏附力,提高電池一致性,提升電池的循環壽命和倍率性能。
除鋰電之外,該產品也可用于鈉離子儲能電池和超級電容器,綜合提升產品的充放電性能。
廣州慧谷化學有限公司自2015年開始水性涂碳漿料的開發,根據不同類型的二次電池電極應用場景的差異,特征性地開發了用于鋰離子電池正極集流體表面的HTC-07;用于鋰離子電池負極集流體表面的HTC-08;用于鈉離子電池集流體表面的HTC-N;;用于超級電容器電極的HTC-S3;這些產品能針對性地穩定電池性能,得到客戶的廣泛認可。
表1 產品列表
其中HTC-07是專用于鋰離子電池正極集流體的涂碳漿料,在鋁箔表面成膜后具有附著力好、導電性佳、剝離強度高、耐NMP和電解液性能好的特點。
此外,針對軋制基材表面油污重的問題,慧谷化學還開發了一款水性前處理劑HQ132,應用后可以將重油污基材表面的達因值從28提升至≥60,顯著提高后續涂碳漿料的涂布流平和附著力性能。
近年來,新能源汽車動力電池和儲能行業整體高速增長、涂碳鋁箔滲透率持續提升,涂碳漿料市場需求量不斷增大。 慧谷化學具備從樹脂合成、導電材料研磨分散等關鍵核心技術,擁有多項發明專利和專有技術,可制備一系列高性能涂碳漿料產品,并通過技術迭代升級,保證公司產品性能處于行業領先水平,滿足不同領域客戶的多樣化需求。
展會邀請
親愛的客戶朋友們:
我司將于2023年6月9-12日在四川·宜賓國際會展中心B2號館參加“2023世界動力電池大會”。現誠摯的邀請您蒞臨展會現場參觀指導!
展位號:B2-S16
敬請光臨!
廣州慧谷化學有限公司
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