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锂离子电池铝箔的新进展(一)
2021-10-22 10:15:02   来源:中国有色金属报    点击:

作者:王祝堂
 
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  在2016年-2035年的二十年间,我国和全世界汽车用锂离子电池用铝箔的复合增长率可达到15%或甚至更高一些,自1888年铝的工业化生产以来,从来没有一种产品以如此高的增长率连续这么长时间高速增长。本文介绍了有关电子/电池铝箔的基本概念,还较详细地介绍了近几年来我国已建成和在建的电子/电池箔企业的概况。根据笔者查阅的数据,截至2021年,全国电子/电池铝箔有一定规模的生产企业超过200家,总生产能力约每年150万吨。我国电池箔的产量完全可以满足汽车电池的发展对铝箔的需求。笔者建议,为了提高锂离子电池的各项性能特别是安全性能,宜加强新电池研发。
 
  铝箔是指厚度≤0.2mm的铝及铝合金的薄带材,在其他一些国家有不同的规定(表1)。
 
  铝箔一般按厚度、状态和用途的不同进行分类。
 
  按厚度分:凡大于0.012mm的铝箔称为单张箔,小于等于0.012mm的称双张箔;也有把厚度在小数点后带一个0的称为单零箔,在小数点后带两个0的称为双零箔,如0.005mm箔可称为双零5箔。
 
  按状态可分为全硬箔、软状态箔、半硬箔、3/4硬箔、1/4硬箔。全硬箔是指轧制(完全退火带卷并经>75%冷轧)后未经退火的箔,如器皿箔、装饰箔、药箔等;软状态箔是指冷轧后经完全退火的箔,如食品、香烟等复合包装材料及电器箔等;凡铝箔抗拉强度介于全硬箔和软状箔之间的称半硬箔,如空调箔、瓶盖箔等;凡其抗拉强度介于全硬箔和半硬箔之间的为3/4硬箔,如空调箔、铝塑管用箔等;铝箔的抗拉强度介于软状态箔和半硬箔之间的称为1/4硬箔。
 
  按表面状态可分为单面光箔和双面光箔。铝箔轧制分单张轧制和双合轧制,单张轧制时,箔的两面都与辊面接触,两面都有亮丽的金属光泽,被称为双面光箔。双合轧制时每张箔只有一面与轧辊接触,与轧辊接触那面光亮,铝箔之间相互接触的那两面发暗,这种箔称为单面光箔。双面光铝箔的最小厚度主要取决于工作辊直径大小,通常不小于0.01mm,单面光箔的厚度通常不大于0.03mm,目前的最小厚度可达0.004mm。
 
  铝箔按用途可分为包装箔、药箔、日用品箔、电池箔、电器电子箔、建筑箔等。
  铝箔的用途见表2。
 
  电池箔与电器箔
 
  电池箔是用于制造电池各种工件的铝箔,而电器箔是用于制造其它电器种种工件的铝箔,它们又可以统称电子箔。电池箔是一类高技术产品,在今后几年内,其年复合增长率可达15%以上。电缆箔及电池箔的力学性能见表3及表4。2019年-2022年是中国电池箔企业大发展时期,已投产及在建的企业有约200家,总生产能力约150万吨。
 
  电解电容器铝箔其实是一种深加工产品。它是一种在极性条件下工作的腐蚀材料,对箔的组织有较高的要求,所用铝箔有3种:厚0.015-0.06mm的阴极箔,厚0.065-0.1mm的高压阳极箔,厚0.06-0.1mm的低压阳极箔。阳极箔用的是工业高纯铝,质量分数应大于等于99.93%,而高压阳极用的铝的纯度宜大于等于4N。工业高纯铝的主要杂质为Fe、Si、Cu,还有作为微量元素的Mg、Zn、Mn、Ni、Ti也宜作为杂质看待。中国标准仅对Fe、Si、Cu的含量作了规定,对其它元素含量没有明确规定,国外电池铝箔的杂质含量明显低于国内。
 
  按GB/T8005.1,厚度不小于0.001mm且小于0.01mm的铝箔称为双零箔,常用的合金有1145、1235、1350等,用得较多的为1235,其Fe/Si比值为2.5-4.0。厚度不小于0.01mm且小于0.10mm.的铝箔称为单零箔,电容器多用1235-H18(厚0.020-0.050mm);手机电池用的为1145-H18、8011-H18,厚0.013-0.018mm;电缆箔用的为1235-O,厚0.010-0.070mm。厚度0.10-0.20mm的箔称为无零箔,主要品种为装饰箔、空调箔、电缆箔、酒瓶盖箔、百叶窗箔。
 
  2020年中国铝箔产业概览
 
  按中国有色金属加工工业协会与北京安泰科信息股份有限公司的联合统计,2020年中国铝材产量达4210万吨,铝箔带坯72万吨,铝箔产量415万吨,成材率88%,居世界前列,带坯产量比上年度上升3.7%。铝箔分品种产量见表5,由表中数据可见,除空调箔比上年度下降外,其它均有所上升,特别是电池箔的上升幅度最大,为16.7%,主要受汽车电池上升的拉动。2020年中国进口铝箔7.2万吨,比2019年的进口量增长4.8%,2020年出口铝箔123.3万吨,同比下降4.8%。
 
  2020年,中国铝箔行业申请专利1660件,其中发明专利500件,实用新型专利1121件,外观设计专利39件。
 
  据统计,2020年箔带轧制线超过500条,生产能力超过550万吨/年。截至2020年,中国进口的德国阿申巴赫箔轧机60-70台。
 
  铝箔在中国以工业应用居首位,占比超过60%,而工业发达国家铝箔在包装和家用领域的应用占比大于60%。中国人均铝箔包装消费量2020年为0.72kg,与欧洲、北美的约1.2kg,日本的约0.9kg相比有较大差距,铝箔在国内包装领域应用仍具有一定的增长空间。国家于2020年颁布了禁塑令,并设定2023年为时间节点。另外绿色清费理念深入人心,铝箔包装将大有可为。
 
 
 
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