鋁塑膜：鋰電材料國產(chǎn)化“最后的高地”

據(jù)封裝形式的不同，鋰離子電池可分為3類：采用不銹鋼材料封裝的圓柱形鋰電池，采用鋁合金材料封裝的方形鋰電池和采用鋁塑復(fù)合膜封裝的軟封裝鋰電池。

軟包電池結(jié)構(gòu)（來源：鄧可，《鋰離子電池軟包裝鋁塑復(fù)合膜綜述》）

軟封裝鋰電池由于其形狀和尺寸具有靈活性，可以滿足更高的能量密度要求，適應(yīng)電池“更薄”和“更小”的發(fā)展趨勢。近年來，中國3C市場火熱，新能源汽車市場方興未艾，強(qiáng)勁的下游需求帶動(dòng)了鋰電池產(chǎn)銷量的持續(xù)增加，尤其是軟封裝鋰電池需求的持續(xù)增加，作為軟封裝鋰電池包裝材料的鋁塑復(fù)合膜開始受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。這給國內(nèi)鋁塑膜企業(yè)提供了巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)，相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)也成呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。

鋁塑膜結(jié)構(gòu)組成

鋁塑膜軟包裝可分為三層，層與層之間通過粘合劑進(jìn)行結(jié)合。

鋁塑膜結(jié)構(gòu)（來源：陳偉等，《軟封裝鋰電池鋁塑膜成形性能研究進(jìn)展》）

內(nèi)層-多功能層（厚度40μm～80μm）

內(nèi)層是針對(duì)鋰離子電池中電解液設(shè)計(jì)的，在化學(xué)穩(wěn)定性方面具有比較好的作用。作為穩(wěn)定的復(fù)合層和熱封層，采用較多的是聚丙烯、聚乙烯、乙烯丙烯酸共聚物、聚丙烯或者離子交聯(lián)聚合物樹脂等薄膜材料，可提高包裝材料的耐電解液性能，保證最終電池的性能，使用壽命更長。

中間層-阻隔層（厚度35μm～40μm）

中間層鋁箔為阻隔層，主要作用為阻隔水分進(jìn)入電池內(nèi)部和電解液從內(nèi)部滲出，需要具備良好的阻隔性能、冷沖壓成形性能及雙面復(fù)合性能。

外層-保護(hù)層（厚度15μm～25μm）

外層之所以被稱為保護(hù)層，是因?yàn)槭褂玫耐鈱硬牧暇哂泻芎玫啬蜔嵝裕囟葹?60℃±15℃）、耐磨性、防穿刺性和抗折彎性，因此對(duì)阻隔層具有很好的保護(hù)作用。另外對(duì)冷沖壓成型性和印刷性也有一定的要求。考慮到外層材料的成本問題，通常我們會(huì)選用聚酯和尼龍有色金屬加工薄膜材料。

鋁塑膜生產(chǎn)工藝

在生產(chǎn)中，鋁塑膜主要采用的工藝分為干法和熱法。干法工藝是將鋁和聚丙烯用粘合劑進(jìn)行粘結(jié)，然后在干壓的狀態(tài)下合成；熱法工藝是用聚丙烯多孔發(fā)泡材料將鋁和聚丙烯粘結(jié)，在經(jīng)過緩慢升溫升壓，熱壓的狀態(tài)下合成。

干法工藝路線（來源：陳偉等，《軟封裝鋰電池鋁塑膜成形性能研究進(jìn)展》）

干法鋁塑膜主要優(yōu)點(diǎn)是深沖成型性能好、抗短路性能優(yōu)、表面缺陷少，且制造速度快，程序簡單，成本低。但其剝離力小，耐電解液和抗水性等性能需要加入特殊膠粘劑得以保證。

熱法工藝路線（來源：陳偉等，《軟封裝鋰電池鋁塑膜成形性能研究進(jìn)展》）

熱法工藝生產(chǎn)的鋁塑膜，其鋁層與聚丙烯層之間的結(jié)合力大，防止電解質(zhì)溶脹和內(nèi)表面層脫落的能力得到提高。但是，這種特殊處理的粘結(jié)劑需要經(jīng)過較高的溫度將其熔化才能起到粘結(jié)作用。由于各材料收縮系數(shù)的差異，冷卻過程中容易出現(xiàn)向內(nèi)卷曲的現(xiàn)象，外觀和裁切性能較差。此外，加熱使材料脆化，其深沖成型性能差，抗短路性能差，且制備工藝相對(duì)復(fù)雜。

綜上，干法復(fù)合工藝在制備鋁塑膜過程中更為常見，應(yīng)用也更加廣泛，如手機(jī)電池等需求高能量重度的電池上，電動(dòng)車等大倍率、高容量的動(dòng)力電池上；熱法復(fù)合一般只應(yīng)用于對(duì)電池容量要求不高的3C等領(lǐng)域。

鋁塑膜競爭市場

鋰電池用鋁塑復(fù)合膜技術(shù)壁壘非常高，國內(nèi)企業(yè)在鋁塑膜上游尼龍、CPP、壓延鋁箔、粘結(jié)劑等原材料端就被“卡脖子”自給不足，即便近年高端尼龍技術(shù)已被突破，但成本端較高的CPP、鋁箔仍然依賴進(jìn)口，而這正是國內(nèi)市場被國外企業(yè)長期占據(jù)的關(guān)鍵原因。目前國產(chǎn)鋁塑膜主要應(yīng)用于中低端3C消費(fèi)電子領(lǐng)域，高端3C消費(fèi)電子鋁塑膜和動(dòng)力軟包電池鋁塑膜所用的原材料仍然由國外企業(yè)提供，高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口程度較高。大日本印刷、昭和電工、栗樹化學(xué)等日韓企業(yè)，占據(jù)了全球70%以上的市場份額，已在全世界形成生產(chǎn)和技術(shù)壟斷。

新能源汽車的發(fā)展將成為鋁塑膜產(chǎn)業(yè)景氣度提升的重要推動(dòng)力，鋁塑膜國產(chǎn)替代空間巨大。其中一個(gè)原因是日韓企業(yè)現(xiàn)有鋁塑膜產(chǎn)能有限，且擴(kuò)產(chǎn)速度慢，產(chǎn)能釋放跟不上全球軟包行業(yè)的迅猛發(fā)展；同時(shí)，日韓企業(yè)與國內(nèi)客戶的配合度低，國產(chǎn)廠家相較之下配合度更高，在供應(yīng)鏈安全性上具有優(yōu)勢。

目前，越來越多的國內(nèi)企業(yè)開始著手布局鋁塑膜行業(yè)，逐漸在鋁塑膜技術(shù)上取得進(jìn)展與突破。據(jù)了解，紫江企業(yè)、新綸新材、道明光學(xué)等已公告通過動(dòng)力類客戶認(rèn)證，明冠新材、璞泰來、華正新材多家企業(yè)正在驗(yàn)證過程中，而在巨大的降本壓力下，軟包電池廠商開始嘗試具備較大價(jià)格優(yōu)勢的國產(chǎn)鋁塑膜產(chǎn)品。高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2022年中國鋰電池用鋁塑膜需求量有望超2億平米，同比增長將超40%；同時(shí)鋁塑膜國產(chǎn)化率在逐步上升，2022年，我國國產(chǎn)化率有望超過60%，而在2020年我國鋁塑膜國產(chǎn)化率不足30%。

參考資料：

1、陳偉等，《軟封裝鋰電池鋁塑膜成形性能研究進(jìn)展》

2、鄧可，《鋰離子電池軟包裝鋁塑復(fù)合膜綜述》

3、上海證券報(bào)，《鋰電軟包催熱鋁塑膜市場上市公司紛紛擴(kuò)產(chǎn)抓機(jī)遇》

4、財(cái)聯(lián)社，《鋰電材料國產(chǎn)化“最后的高地”？鋁塑膜國產(chǎn)化率將達(dá)60%動(dòng)力領(lǐng)域成爭奪“重地”》

5、GGII，《2022年鋁塑膜國產(chǎn)化率或超60%》

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