锂电池结构件产业链详解

admin2年前 (2024-09-21)产业地产资讯88

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　　动力电池精密结构件，广义来讲包括电芯顶盖、钢/铝外壳、正负极软连接、电池软连接排等，狭义来讲主要包括电芯壳体和顶盖，对锂电池的安全性、密闭性、能源使用效率等都具有直接影响。按照电池封装技术路线的不同，主要有方形、圆柱、软包三种形状，对应的结构件分别为方形结构件、圆柱结构件和铝塑膜。

　　整体来看，圆柱和方形统称为硬壳，封装结构较为相似，均由壳体和盖板组成。软包电池封装较为特殊，由铝塑膜构成。

　　盖板的主要生产工艺包括冲压、焊接、注塑等，壳体的生产工艺主要是冲压、拉伸。铝塑膜的主要生产工艺包括精密涂布、贴合等。

　　图为动力及储能锂电池外壳、盖板生产流程

　　对结构件的需求来自于电池封装。目前，主流的电池封装技术主要有方形电池、圆形电池以及软包电池三类。动力电池的安全性和使用寿命都受其封装工艺的影响，不同的封装技术都具有不同的技术壁垒。封装工艺设计除需满足耐撞击振动和挤压穿刺的物理冲击外，也需满足防火阻燃等化学性能要求。

　　硬壳结构件：盖帽是关键，防爆片铝材有待降本

　　硬壳结构件包括圆柱和方形结构件，通常由壳体和盖板组成。其中，盖板的制造工艺复杂度通常远高于壳体。

　　1）固定/密封功能：顶盖与铝壳激光焊接，包裹固定裸电芯并实现密封作用；

　　2）电流导通功能（极柱）：在电池中，顶盖极柱、转接片和电芯极耳焊接导通，保证电芯充放电电流导通的功能；在模组中，顶盖极柱与汇流排激光焊接、螺栓连接，形成串/并联；

　　3）泄压功能（防爆片）：当电池出现异常，内部气压增大至一定值，顶盖防爆阀将开启进行泄压，降低爆炸风险；

　　4）熔断保护功能（翻转片）：当电池出现异常，内部气压增大至一定值，顶盖翻转片向上顶起，与负极铆接块接触，使顶盖正负极直接短路，同时铝连接片Fuse熔断，快速切断电流；

　　5）降低电腐蚀：正极上塑胶采用导电PPS，保证正极柱与顶盖板间有一定阻值，降低正极柱与铝壳间的电位差，防止顶盖板/铝壳电腐蚀，进而提高产品质量和使用寿命

　　1）防爆片：一般磷酸铁锂体系电池顶盖采用单个防爆阀设计，防爆阀开启压力一般为0.4～0.8MPa。当内部压强增大并超过防爆阀的开启压力时，防爆阀将从刻痕处破裂并开启进行泄压；

　　2）翻转片：三元体系电池除了采用防爆阀外，还会叠加SSD翻转片组合设计形式，防爆阀开启压力和SSD翻转压力一般分别为0.75～1.05MPa、0.45～0.5MPa。当电池内部压强增大至SSD 翻转压力时，翻转片向上顶起，快速切断电流；

　　3）极柱：主要是起到电流导通作用。通常正极采用铝极柱，负极采用铜铝复合极柱。

　　壳体的制造相对简单，主要采用连续拉伸工艺。由于盖板集成部件较多，工艺较为复杂，且在实际作用时，防爆阀开启后电解液容易飞溅至盖板接线造成二次事故，因此出现了将防爆阀转移至壳体的现象。

　　与圆柱、方形电池的硬壳不同，软包电池采用铝塑膜封装。铝塑膜由铝箔、多种塑料和粘合剂（包括粘接性树脂）组成，按照制作工艺区分，主要有干法和热法两种。相比热法铝塑膜，干法铝塑膜更加适用于大倍率、高能量动力电池，应用更加普遍。

　　因为与电池的内部材料直接连在一起，所以电解液会浸润到铝塑膜的内层，故要求其具备以下性能：

　　1）极高的阻隔性；2）良好的热封性能；3）内层材料耐电解液及强酸，不与电解液反应；4）良好的延展性、柔韧性和机械强度。

　　在结构上，铝塑膜为一种三层膜的复合材料，主要由尼龙层（ON）、铝箔层（AL）、流延或未拉伸聚丙烯层（CPP）相互粘合后构成。根据铝塑膜厚度的不同，可分为88μm、113μm、152μm，其中厚度152μm的铝塑膜适用于动力电池，而更薄的88μm和113μm适用于3C领域。

　　在成本上，铝塑膜占到整只电芯的18%，仅次于正极（30%）和电解液（25%），属于占比较大的一种成分。在铝塑膜本身的构成中，铝箔的成本占到65%。在铝塑膜的原材料中，铝箔是核心材料，厚度5-9μm，国内产能较丰富，领先的压延铝箔企业包括华西铝业、渤海铝业、河南神马等，但国内产品在性能方面不及国际产品，主要供应中低端3C消费电子领域。CPP（流延聚丙烯薄膜）主要起到封口作用，国内生产企业主要有佛塑科技、广东仕诚、佛山俊嘉等，但产品主要用于低端3C消费电子领域。BOPA（双向拉伸尼龙薄膜）位于最外层，主要起到保护作用。国内厂家主要有沧州明珠、佛塑科技、厦门长塑等，但主要应用领域为3C消费电子领域。综上，国内原材料主要应用于3C消费电子领域，在软包动力电池领域所需原材料仍依赖进口。

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