引言
“寻找100位锂电人,口述10年记忆”是中国动力电瓶产业六年系列活动的重要企划之一,高工锂电将选购100位具有代表性的从业者,包括新政制订者、专家学者、企业领袖、技术研制、市场、销售等各个环节代表介绍自己的个人经历,以个人视角综观行业演变。
【文/苏达汇诚复合材料有限公司技术经理晁承鹏】1991年6月台湾索尼公司推出第一只商品化圆锥形的锂离子电板,标志着电瓶工业的一次革命。在2010-2020的短短10年间,中国快速发展为动力锂电池世界最大生产和消费国。
而锂电池用铝塑膜从1999年推出以来几经沧海桑田,本人有幸见证并亲身经历了锂电池用铝塑膜的国产化之路,并将其分为以下三个阶段:
第一阶段:模仿进口湿法工艺
我在1997年高分子材料专业结业,步入苏南一家著名的药品包装材料厂工作,历经技术研制管理、品质管理和工程项目管理岗位,从事过双组分聚氨酯黏合剂、药品包装用复合膜、耐蒸煮铝塑复合膜、冷注塑成形材料的研制,正是这种工作经验为日后的锂电池用铝塑膜顺利国产化打下了坚实的基础。
2000年,我们第一次接触到进口的锂电池用铝塑膜,经剖析对比,发觉和当时我们正在生产的耐蒸煮铝塑复合膜材料结构完全相同,研制的冷注塑成形材料要求和使用方式也相像。当时我们了解到,锂电池用铝塑膜由台湾昭和垄断并限制对中国出口,价钱是耐蒸煮铝塑复合膜的数十倍。从那时起,我们就下定决心要将锂电池用铝塑膜国产化取代进口。
锂电池用铝塑膜是一种多层复合膜,从功能上可以分为三层:表层通常以PA(涤纶)为保护层,起保护电瓶避免外力损伤和辅助AL层成形的作用;中间层通常以AL(铝)为阻隔层,起成形和避免水份侵入的作用;外层通常以PP(聚丙烯)为热封层,主要作用是封口粘接。所以锂电池用铝塑膜通常由PA/AL/PP三种材料构成,各层通过黏合剂或黏合树脂进行黏合。
因为当时阶段的锂电池正正极所用的镀铝和铜带边沿存在毛刺,电芯封装过程中抽真空时,毛刺容易刺伤铝塑复合膜外层,电解液接触铝塑复合膜中间层镀铝,镀铝发生腐蚀导致电瓶腹泻漏液致使报废。对应这个阶段电瓶对外层耐金属毛刺伤刺的要求,消费类锂离子电瓶用铝塑复合膜通常结构为:
1)PET12/DL/AL40/DL/PET12/DL/CPP45
2)PA15/DL/AL40/DL/PET12/DL/CPP40
2004年,我到北京一家印刷包装厂工作,继续从事锂电池用铝塑膜的研制。那时随着按钮式手机的发展,用户对手机待机时间要求逐渐增强。锂电池规格较小、厚度较厚,对铝塑复合膜的冲深要求较高,消费类锂电池用铝塑膜通常结构为:
PA25/DL/AL40/DL/CPP45
在2007年,市场成功推出动力锂电池用铝塑膜产品,并成功取代进口,使之得到商业化应用。当时我们是国外第一家将湿法工艺锂电池用铝塑膜实现商品化的企业。
第二阶段:借鉴铝塑复合带开发出热贴合工艺
随着电解液大规模国产化,以昭和为代表的湿法工艺锂电池用铝塑膜在顾客端出现批次耐电解液不良的现象。而DNP的热法工艺锂电池用铝塑膜因为耐电解液性能优势显著,得以后来居上,成功垄断了市场。
我在湿法工艺锂电池用铝塑膜正常生产的同时,坚持研制热法工艺锂电池用铝塑膜。因为英国当时对锂电池用铝塑膜材料和设备都限制出口,热法工艺锂电池用铝塑膜国产化只能是无米之炊。
2011年,我借鉴PPR铝塑管的铝带热贴合生产工艺,退而求其次,使用当时国外可以买得到的原料成功完成了热法工艺锂电池用铝塑膜开发,并针对不同应用市场后续开发出以下结构产品:
1)PA15/DL/AL35/PP35
2)PA25/DL/AL40/PP45
3)PA25/DL/AL40/PP85
4)PA25/DL/AL55/PP70
5)PET12/DL/PA15/DL/AL40/PP85
经过数年的不断努力与改善,产品在国外市场取得了不错的销量。但热贴合工艺先天不足,产品只能满足一些中高端产品要求。非常是美国一家采用相同工艺路线的厂家被迫退出市场,警示我不能满足于现况,要不忘初心继续前行,锂电池用铝塑膜国产化还在路上。
随着昭和新一代铝塑膜投入中国市场,湿法工艺锂电池用铝塑膜的市场占有率开始逐渐下降。湿法工艺的外层胶带和CPP大多依赖进口,而产品的品质和成本又受制于这三者。非常是随着湿法工艺用的外层胶带和CPP材料在国外放开销售,但是湿法工艺铝塑膜设备投资小、工艺简单,国外有数十家新的步入者铝塑复合包装材料,甚至一些原用热法工艺厂商都选择了湿法工艺路线。
第三阶段:自主开发共挤出复合工艺
2016年我决然毅然来到扬州苏达汇诚复合材料有限公司,继续从事锂电池用铝塑膜的研制。苏达作为后步入者铝塑复合包装材料,硬件起点高,技术路线选择正确。
为了保证产品外形和质量稳定,苏达车间全部设计为万级洁净车间,温温度衡定。为了保证产品一致性和稳定性,苏达全套引进美国铝塑膜专用的生产线。
苏达自主研制黏合层树脂和热封层树脂,产品晶点少、热封硬度高、热封状态好、产品耐电解液性能优异,成功开发出共挤出复合工艺,真正实现锂电池用铝塑膜国产化。
经过近四年的不懈努力,目前苏达产品线全面对标台湾DNP,所有产品机型均可以供货,产品性能全面达到甚至超过进口水平。
2018年,苏达作为副主任单位组织制订了锂电池用铝塑膜团体标准;2019年,苏达作为副主任单位组织制订了锂电池用铝塑膜国家标准。
按照高工锂电的数据,目前国产锂电池铝塑膜市场占有率约为20%,法国DNP的市场占有率近50%。在市场经济的前提下,市场所做的选择才是最正确的。
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