各大新能源企業(yè)紛紛投資布局的涂碳鋁箔有何特點？

發(fā)布時間：2022-12-22點擊：517

一、涂碳鋁箔的優(yōu)勢

鋁箔在充放電過程中其表面的鈍化層可避免電解液的腐蝕，經(jīng)常作為正極集流體與LiCoO2、錳酸鋰、三元材料及LiFePO4等相匹配，但常規(guī)鋁箔通常具有以下幾點局限性：

鋁箔具有一定的剛性，在極片中與正極材料接觸的面積有限，影響正極片的內(nèi)阻；
鋁箔與粘結(jié)劑、活性物質(zhì)的粘結(jié)強度有限，在循環(huán)充放電中因電極體積不斷變化導(dǎo)致顆粒物質(zhì)間的結(jié)合疏松、易掉粉，使電池容量和循環(huán)壽命快速衰減；
電解液的氧化分解產(chǎn)物在鋁箔表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致和加速鋁箔的腐蝕。

因此高端電池，尤其是動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢是需要對鋁箔進(jìn)行改性，鋁箔的改性方法主要有以下幾點：

表面處理（化學(xué)刻蝕、電化學(xué)刻蝕、直流陽極氧化、電暈處理）；
導(dǎo)電涂層（表面涂碳、石墨烯涂層、碳納米管涂層、復(fù)合涂層）；
3D多孔結(jié)構(gòu)（泡沫結(jié)構(gòu)、納米帶結(jié)構(gòu)、納米錐機構(gòu)、纖維編織機構(gòu)）；
復(fù)合改性處理。

其中，表面涂碳是鋁箔的常用改性方法。

涂碳鋁箔是在鋁箔表面添加碳涂覆層后用于鋰離子電池正極集流體的材料，涂層中的碳材料主要包括炭黑、石墨片和石墨烯等。碳材料粉體與一定成膜劑、溶劑和助劑調(diào)配成漿料后，涂布在鋁箔表面，干燥后形成一層致密的碳涂覆層。

涂碳鋁箔

相較于空白鋁箔，涂炭鋁箔提高了正極片的導(dǎo)電性，能夠降低電池內(nèi)阻。例如磷酸鐵鋰本身的導(dǎo)電性較差，與光鋁箔之間缺少一個傳輸電子的橋梁，在鋁箔表面進(jìn)行涂碳處理后，涂碳層可以起到一種橋梁的作用，將正極活性物質(zhì)與鋁箔緊緊地粘結(jié)起來，顆粒間相互嵌入，從而提高了正極片的導(dǎo)電性，最終降低了電池內(nèi)阻。此外，涂碳層可以使鋁箔表面均勻凹凸，增加了電解液中活性物質(zhì)與正極集流體之間的接觸面積，從而在大電流快速充放電時，更快的傳遞電子，收集電流，能夠提高電池倍率充放電性能，有助于鋰電池提高使用效率、適應(yīng)大倍率快充。

涂碳鋁箔用于鋰電池正極示意圖

其優(yōu)勢在于：

降低集流體界面阻抗，降低極化，提升循環(huán)壽命和倍率性能；
提升活性物質(zhì)與集流體粘附力，減少粘結(jié)劑用量，降低制片成本；
防止集流體被腐蝕、氧化，延長電池使用壽命。

總結(jié)而言，涂碳鋁箔具有提高電池能量密度、抑制電池極化、降低電池內(nèi)阻、增加電池循環(huán)壽命，目前主要用于磷酸鐵鋰電池中。近年來，隨著電池能量密度要求提升，涂碳鋁箔市場需求不斷釋放，目前近九成動力鋰電池均已使用涂碳鋁箔。

2020年，全球涂碳鋁箔市場規(guī)模達(dá)到了2.24億美元，預(yù)計2027年將達(dá)到11.29億美元，2021年到2027年復(fù)合增長率（CAGR）為25.91%。

從產(chǎn)量上看，中國，日本等地區(qū)是目前全球最大的涂碳鋁箔生產(chǎn)地區(qū)。同時，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)升級，客戶對涂碳鋁箔提出了更多的質(zhì)量要求和更高的技術(shù)指標(biāo)，規(guī)格和功能變化越來越多樣化。涂碳鋁箔企業(yè)應(yīng)該積極改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，從而使自身產(chǎn)品具有市場吸引力。

市場上的主要涂碳鋁箔生產(chǎn)商包括昭和電工，東洋鋁業(yè)，日本黑鉛，深圳宇鏘，鼎盛新材等，全球前五企業(yè)市場占比近62%，國際市場大部分由亞太地區(qū)企業(yè)壟斷，價格競爭較為激烈，影響了市場的良性化發(fā)展。

涂碳鋁箔的主要消費地區(qū)為北美，歐洲，中國，日本等具有工業(yè)發(fā)展體系的國家和地區(qū)。這些地區(qū)占據(jù)全球超過大部分的市場。同時，東南亞地區(qū)國家如馬來西亞，印尼，泰國等近些年經(jīng)濟發(fā)展很快，具有較大的市場潛力。

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