图片来源:上海联净复合材料技术有限公司
一、集流体:电池性能提升的核心枢纽
可充电电池的能量密度、安全性与设计灵活性,始终是行业发展的核心挑战。集流体作为电池结构的“骨架”,不仅承担着电子传输的功能,更直接影响电池的循环寿命与安全性能。传统金属箔集流体(如铜箔、铝箔)虽导电性优异,但存在密度高、易腐蚀等瓶颈;碳基与聚合物基材料虽轻量化优势显著,却受限于导电性能与规模化生产难度。
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二、四大类集流体技术路径与突破
上海联净结合行业前沿研究,梳理当前集流体技术的四大发展方向:
1.金属箔优化
- 突破方向:通过表面改性(如涂层技术)提升抗腐蚀能力,减少厚度以降低重量,同时保留高导电性优势。
- 应用场景:仍为动力电池主流方案,尤其在高能量密度需求场景中不可替代。
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2.碳质基底创新
- 技术亮点:石墨烯、碳纳米管等新型碳材料赋予集流体高导电性与柔韧性,适配柔性电池设计。
- 挑战与突破:通过复合结构设计(如碳-聚合物复合层)解决单一碳材料的界面阻抗问题。
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3.导电聚合物探索
- 材料优势:聚吡咯、聚苯胺等聚合物具备自修复特性与结构可调性,为电池安全性与智能化提供新思路。
- 产业化进展:上海联净正推进聚合物基集流体的连续化生产工艺研发,突破批次稳定性难题。
4.有机-无机杂化集流体
- 前沿方向:通过纳米级杂化设计(如陶瓷颗粒-聚合物复合层),兼顾机械强度、离子传导与热稳定性,显著提升电池抗穿刺能力与安全性。
- 应用价值:被行业视为下一代储能设备的核心技术路径,尤其在固态电池、柔性储能器件中潜力巨大。
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三、未来趋势:轻量化、智能化与多功能集成
随着新能源产业向高能量密度、高安全性方向演进,集流体技术将聚焦三大突破:
- 轻量化与高强度平衡:通过多孔结构设计、纳米纤维增强等工艺,降低材料密度的同时提升抗拉伸性能。
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- 智能功能集成:开发具备自诊断(如内置传感单元)、自修复(如动态共价键结构)特性的集流体,实时监测电池状态并预警安全风险。
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- 多尺度结构适配:从微观原子层到宏观器件层的跨尺度设计,满足不同电池形态(如卷绕式、叠片式、柔性薄膜)的性能需求。
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四、上海联净的技术布局与行业价值
作为复合材料领域创新引领者,上海联净已构建覆盖“材料研发-中试生产-应用验证”的全链条技术体系:
- 研发投入:聚焦有机-无机杂化材料、导电聚合物复合工艺,与高校联合建立新型集流体研发中心。
- 产业化能力:拥有多条高精度涂层生产线,可实现纳米级复合层的均匀涂覆与规模化生产。
- 解决方案:为动力电池、储能电池客户提供定制化集流体方案,助力提升电池能量密度超15%,循环寿命延长20%以上。
例如上海联净的新型一步法工艺与可拉伸复合铝箔集流体的结合,标志着锂电池安全技术从“依赖隔膜被动阻挡” 转向 “集流体主动隔离”。这种 “材料 + 工艺” 的双重创新,不仅为高能量密度电池提供安全兜底,更开启了 “智能集流体” 的想象空间。
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除了复合铝箔,上海联净提出的“新型一步法”复合铜箔技术,通过“材料科学-工艺设计-装备创新”的多维深度融合,彻底解决了行业痛点,其核心优势体现在三方面:
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1. 工艺集成与效率跃升
与传统复合铜箔制备工艺相比,“新型一步法”将“功能膜改性-铜箔热压复合-极薄铜层生成”整合为一体连续化流程,产线速度提升至45m/min以上(传统方法 ≤15m/min),单线产能*可达3.5GWh。通过加热系统*控温(±0.5℃)和热量守恒模型优化,产品良品率超过95%,连续生产长度可突破50000米,为规模化量产及成本深度优化奠定坚实基础。
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2. 材料性能与成本优化
功能膜改性技术:对薄膜进行结构及性能调整优化,使薄膜与铜箔的界面结合强度提升50%以上,解决传统制备工艺膜铜层间结合强度弱而引发的材料分层失效。
1μm极薄铜箔技术:通过电解液配方与工艺参数的动态调控,实现1μm铜箔的连续高速生产,铜层致密度和导电性能媲美传统6μm铜箔,材料直接成本降低超过50%。
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节能降耗:高温热压复合单元实现零“三废”排放,2030年后预计可为锂电行业年节约铜资源250万吨,综合成本可低于4元/m²(传统电解铜箔>5.5元/m²)。
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3. 兼容性与产业协同
与传统复合铜箔制备工艺需依赖多套独立设备不同,上海联净“新型一步法”技术可兼容宽幅1.8m薄膜,并支持对现有产线进行“非推倒式”改造,避免重复投资。此外,通过自建热压复合设备基地和闭环供应链,实现核心材料与关键设备全部自主可控,单线产能可提升2-3倍。
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集流体的材料革新,正推动电池技术从“单一性能提升”迈向“安全与效率协同进化”。上海联净将持续以材料创新为核心,携手产业链上下游,共同探索下一代储能材料的无限可能,为全球能源转型注入新动能。
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