簡介：如果缺少鋰離子電池，這個(gè)世界的運(yùn)轉(zhuǎn)難以想象，手機(jī)、筆記本電腦、新能源車等或?qū)⑼[。在軟包電池中，鋁塑膜（第十屆中國鋁工業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展大會暨第三屆國際鋁工業(yè)高峰論壇?）是電芯封裝的關(guān)鍵材料，需要有高阻隔性、良好的成型性、耐電解液性能。對性能的苛刻要求，成為國產(chǎn)化的“攔路虎”。所幸，歷經(jīng)幾年探索，在諸如道明光學(xué)等國產(chǎn)企業(yè)的努力下，中國鋁塑膜取得了巨大進(jìn)展，GGII數(shù)據(jù)顯示2022年鋁塑膜國產(chǎn)化率有望超60%，
這張薄薄的復(fù)合膜，究竟有何獨(dú)特之處？
鋁塑膜發(fā)展現(xiàn)狀
鋁塑膜作為封裝材料，對于電池的產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性至關(guān)重要，因此制造難度十分大。由于技術(shù)壁壘高和認(rèn)證周期長，早期，鋁塑膜在國內(nèi)的供給十分有限。我國布局鋁塑膜的時(shí)間相對較晚，在原材料質(zhì)量和制造工藝方面存在缺陷，導(dǎo)致大部分國產(chǎn)鋁塑膜的各類性能均不及進(jìn)口產(chǎn)品，同時(shí)下游企業(yè)對供應(yīng)商的選擇較為嚴(yán)苛，動力類鋁塑膜驗(yàn)證周期長達(dá)1-2年，這一市場和技術(shù)長期被日韓少數(shù)企業(yè)所壟斷。
2006年起國內(nèi)開始研發(fā)鋁塑膜，2011年國產(chǎn)鋁塑膜開始推廣，2014年逐步完善。2011年，道明光學(xué)也開始了對鋁塑膜的立項(xiàng)研發(fā)，并于2016年開始量產(chǎn)。
資料顯示，2011年，道明光學(xué)對軟包鋰電池鋁塑膜產(chǎn)品進(jìn)行立項(xiàng)，組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)（基礎(chǔ)研究+應(yīng)用開發(fā)）開始研發(fā)2012年，完成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵性能突破2013-2014年，進(jìn)一步完善產(chǎn)品性能，著手廠房規(guī)劃、建設(shè)，同時(shí)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段2015年，道明光學(xué)實(shí)現(xiàn)了鋁塑膜產(chǎn)品的批量化生產(chǎn)。
資料顯示，道明光學(xué)已擁有年產(chǎn)能達(dá)1500萬平方米的生產(chǎn)線，萬級凈化車間、配備在線瑕疵檢測全程外觀監(jiān)測。
隨著國內(nèi)鋁塑膜技術(shù)的突破，前述狀況正在逐步改觀，我國鋁塑膜國產(chǎn)化率正逐步上升。
鋁塑膜主要性能要求
鋁塑膜呈三明治結(jié)構(gòu)，由外阻層+阻透層+熱封層組成。按厚度可以分為70μm以下、71-90μm、91-120μm和大于121μm四類。市場上常用的鋁塑膜規(guī)格，包括動力領(lǐng)域的153μm3C領(lǐng)域的88μm 和113μm。
鋁塑膜主要用于軟包電池，其性能決定著軟包電池性能。以下為鋰電池對于鋁塑膜的性能要求∶
1、耐穿刺性能
電芯封裝時(shí)需要進(jìn)行3次抽真空及熱壓封口。電芯邊緣存在毛刺，抽真空時(shí)軟包裝膜會內(nèi)收縮，毛刺如果刺穿內(nèi)膜，鋁箔電解液和氫氟酸將與鋁箔接觸并反應(yīng)，造成鋁箔腐蝕，導(dǎo)致電池膨脹、漏液，進(jìn)而報(bào)廢。
2、抗污染、高強(qiáng)度、嚴(yán)密熱封的性能
進(jìn)行電芯的二、三次熱壓封口時(shí)，電解液會附著于內(nèi)膜，這要求內(nèi)膜具有抗污染、高強(qiáng)度熱封的性能。為防止水汽、氧氣進(jìn)入電池內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)，需要熱壓封口后的嚴(yán)密牢固性。
3、耐高溫?zé)岱獠欢搪返男阅?/strong>
在170℃和3kg/cm2左右的壓力下熱封時(shí)，內(nèi)膜中如果沒有耐高溫的絕緣層存在，金屬電極常常被壓到包裝鋁箔上，造成短路。
4、良好的冷沖壓成型性
為了使電芯表面平整光潔，方便生產(chǎn)成型，并保障密封性。需要封口嚴(yán)密牢固，減小電芯外部尺寸，利于機(jī)械化生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率和成品率。
隨著應(yīng)用端需求的變化，對軟包電池及其關(guān)鍵材料———鋁塑膜帶來了更多的需求。當(dāng)前消費(fèi)電子朝著小型化、輕薄化等發(fā)展，要求鋁塑膜（第十屆中國鋁工業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展大會暨第三屆國際鋁工業(yè)高峰論壇）在保證水、氧等阻隔性的更輕薄、更具柔韌性動力、儲能等領(lǐng)域朝著大容量、大功率充放電方向發(fā)展，這要求鋁塑膜具有更高機(jī)械強(qiáng)度、更高阻隔性及更長使用壽命等。
經(jīng)過多年探索，針對鋁塑膜的生產(chǎn)，道明光學(xué)形成了四大核心技術(shù)∶
鋁塑膜生產(chǎn)工藝
鋁塑膜按結(jié)構(gòu)分為外層尼龍層、中間鋁箔層和內(nèi)層聚丙烯薄膜層。尼龍層與鋁箔層之間采用膠水粘接，鋁箔與聚丙烯薄膜之間不同的粘接方式，可以將鋁塑膜分為干法和熱法兩種。
干法工藝是鋁箔和流延聚丙烯膜之間用傳統(tǒng)膠粘劑復(fù)合而成，其優(yōu)點(diǎn)在于沖深性能和外觀較好，雜質(zhì)、針孔魚眼少。缺點(diǎn)在于工藝流程復(fù)雜、操作難度大、耐電解液性相較于熱法差。
該工藝生產(chǎn)的鋁塑膜主要用于高能量密度電池，如動力電池。
圖片來源∶道明光學(xué)
道明光學(xué)推出鋁箔表面處理的獨(dú)特配方和工藝設(shè)計(jì)方案，解決了干法生產(chǎn)工藝在耐電解液性方面天然存在的缺陷問題。與此同時(shí)，其極性基團(tuán)和比表面積增大，剝離強(qiáng)度和阻隔性也得到極大的提升，保障了用鋁塑膜封裝后的鋰電池的安全性和耐用性。
圖片來源∶道明光學(xué)
道明光學(xué)的鋁塑膜產(chǎn)品表面光滑，整體運(yùn)動成型，厚薄均勻，沖深較深，DM-L113N、DM-L152N、DM-L152T等多型號鋁塑膜沖深最高已達(dá)到6mm。
鋁塑膜產(chǎn)業(yè)鏈
從產(chǎn)業(yè)鏈來看，鋁塑膜作為中游產(chǎn)品，主要通過復(fù)合工藝制備而成，產(chǎn)品兼具金屬鋁箔的極高阻隔性和塑料薄膜的柔軟性。其上游材料主要為壓延鋁箔、尼龍薄膜、粘接劑和聚丙烯薄膜終端則為3C消費(fèi)電子、新能源汽車、儲能電站及電動工具等。
道明光學(xué)鋁塑膜在動力、3C、儲能等應(yīng)用領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局比例為6∶3∶1。
資料來源∶上海證券研究所、頭豹研究院、招商證券；制表∶
新材料在線°
市場格局
從國內(nèi)外市場格局來看，早期，鋁塑膜市場多被海外企業(yè)所占據(jù)，特別是動力電池和高端消費(fèi)市場。不過，隨著全球電動車市場的高速增長，加上日本企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)相對保守，為國產(chǎn)鋁塑膜企業(yè)帶來替代的機(jī)會。
作為鋁塑膜國產(chǎn)化不可忽視的一支力量，2022 年，道明光學(xué)鋁塑膜合計(jì)設(shè)計(jì)產(chǎn)能達(dá)到5000萬平方米。
從國內(nèi)外技術(shù)層面來看，國內(nèi)最薄可以做到70 μm級別，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的有112μm、88μm的產(chǎn)品。日本和韓國企業(yè)最薄可以做到40μm級別，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的有65μm、48μm的產(chǎn)品。
國內(nèi)產(chǎn)品目前存在的問題在于，1是沖深不過關(guān)，國內(nèi)鋁塑膜沖深最高僅能達(dá)到5mm，國外可達(dá)到8-15mm2是寬幅產(chǎn)品無法制作，良率低3是水處理后的鋁箔會產(chǎn)生“氫脆”，耐折度達(dá)不到國際標(biāo)準(zhǔn)4是因?yàn)槟z粘劑配方不理想，導(dǎo)致產(chǎn)品易出現(xiàn)分層剝離問題國內(nèi)鋁箔表面處理工藝落后，污染較大。
隨著軟包電池技術(shù)的逐步成熟以及半固態(tài)&全固態(tài)電池的發(fā)展，鋁塑膜需求放量將至。招商證券測算，2025年全球軟包電池出貨量有望達(dá)到650GWh，對應(yīng)鋁塑膜需求量6.38億平米，2021-2025年復(fù)合增速26%。
預(yù)計(jì)2023年，全球動力/3C/儲能領(lǐng)域?qū)?strong>鋁塑膜（第十屆中國鋁工業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展大會暨第三屆國際鋁工業(yè)高峰論壇）的需求量分別為1.98億平米、2.12億平米、0.13億平方米，占比分別為47%/50%/3%。
數(shù)據(jù)來源∶EV Tank；制圖∶新材料在線
關(guān)于道明光學(xué)
來源∶道明光學(xué)
官網(wǎng)顯示，道明光學(xué)股份有限公司創(chuàng)建于2002 年6月，是一家致力于新材料開發(fā)的科技型創(chuàng)新企業(yè)。歷經(jīng)近二十年的發(fā)展，公司現(xiàn)總占地1300余畝，擁有員工1500余人，擁有6個(gè)生產(chǎn)基地，1個(gè)研發(fā)中心，4個(gè)技術(shù)中心。道明基于對精密涂覆、微納光學(xué)、磁控濺射工藝的沉淀，不斷優(yōu)化新型膜材料產(chǎn)業(yè)布局，主要產(chǎn)品包含安防反光材料、液晶顯示背光膜組、鋰電池軟包復(fù)合膜、柔性顯示材料（CPI、UTG）、高分子
復(fù)合材料、高性能離型材料、
石墨烯導(dǎo)熱膜等。
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