Matériaux pour batteries - présentation des feuilles de cuivre pour batteries
Certains experts soulignent que la feuille de cuivre, qui présente les avantages de la sécurité, d'une densité énergétique élevée et d'un faible coût, peut remplacer en partie les piles à combustible traditionnelles. batteriefeuille de cuivre et devrait atteindre une production de masse dans la seconde moitié de 2023, avec un taux de pénétration de 10% en 2025. La plupart des entreprises accumulent actuellement des activités de R&D, et certains fabricants ont achevé les préparatifs pour la production d'échantillons et la vérification, ce qui indique que la production de masse de feuilles de cuivre pour batteries commencera bientôt.
Table des matières
Qu'est-ce qu'un collecteur négatif de batterie au lithium ?
Pour bien comprendre ce qu'est une feuille de cuivre pour batterie, il faut d'abord savoir ce qu'est un collecteur. Le collecteur, comme son nom l'indique, est la structure ou la partie qui rassemble le courant. Il s'agit principalement de la feuille de métal des batteries lithium-ion, qui peut également inclure la cosse du pôle. Sa fonction est principalement de former une sortie de courant plus importante vers l'extérieur, et la résistance interne doit être aussi faible que possible pour obtenir le meilleur résultat.
La fonction est de réduire la résistance interne de la batterie et d'améliorer l'efficacité de Coulomb, la stabilité du cycle et la multiplicité de la batterie. En outre, le collecteur traditionnel, l'électrode négative utilisant une feuille de cuivre, l'électrode positive utilisant des feuille d'aluminium revêtue de carboneL'aluminium et le cuivre sont relativement bon marché en raison de leur conductivité et de leur bonne ductilité.
Le processus est encore indéfini et controversé
L'industrie des feuilles de cuivre pour batteries en est encore à ses débuts et il n'existe pas encore de véritables entreprises de production de masse. Le processus de production de feuilles de cuivre pour batteries n'a pas encore été défini et reste controversé.
Le processus actuel de production de feuilles de cuivre pour batteries comprend principalement des processus en une étape, en deux étapes et en trois étapes. En outre, le film de base actuel des feuilles de cuivre pour batteries comprend principalement du PET et du PP, dont le PP a des propriétés chimiques plus stables que le PET, mais ses exigences en matière d'équipement sont plus élevées et le processus est plus difficile à contrôler.
Au fur et à mesure que le processus d'industrialisation progresse, le procédé présentant un avantage en termes de coût et de rendement a plus de chances d'être reconnu par le marché, et la coexistence de plusieurs procédés n'est pas à exclure à l'avenir.
Avantages de la feuille de cuivre
Avec la feuille de cuivre de la batterie, la couche de polymère au milieu du collecteur composite fondra et interrompra le circuit lorsque le court-circuit interne se produit, ce qui peut supprimer le courant de court-circuit et contrôler l'emballement thermique de la batterie, résolvant ainsi fondamentalement le problème de l'explosion et de l'incendie de la cellule de la batterie.
En outre, la feuille de cuivre de la batterie présente l'avantage d'être peu coûteuse. Le poids du collecteur composite est inférieur de plus de 50% à celui du collecteur en métal pur, tandis que la densité énergétique de la batterie peut être augmentée de 5%-10%, ce qui présente des avantages évidents.
(一) Sécurité élevée
Les cellules avec feuille de cuivre peuvent passer le test de l'aiguille : l'emballement thermique ne se produit pas lorsque les cellules avec des collecteurs composites sont aiguilletées, principalement parce que.
(1) Lorsque l'aiguille est percée à l'intérieur de la cellule, qu'un court-circuit se produit et qu'elle chauffe, la couche de polymère au milieu du fluide composite fond et coupe le circuit, ce qui peut inhiber le courant de court-circuit et contrôler l'emballement thermique de la batterie, et résoudre fondamentalement le problème de l'explosion et de l'incendie de la cellule.
(2) La taille de la bavure générée lorsque le collecteur de fluide composite est perforé par des aiguilles est plus petite, et le risque de court-circuit interne est plus faible.
(二) Faible coût
Les feuilles de cuivre présentent un plus grand potentiel de réduction des coûts. Pour les feuilles de cuivre pur, les coûts des matières premières sont relativement élevés. Pour un prix du cuivre de 60 000 RMB/tonne, le coût unitaire de la feuille de cuivre pour batterie est de 3,7 RMB/ping (hors taxes), dont le coût du cuivre est de 2,85 RMB/ping, ce qui représente près de 77%. La feuille de cuivre en PET permet de réduire la quantité de cuivre de 2/3, et le coût des matières premières diminue considérablement. Selon les estimations, avec un rendement de 80%, le coût de la feuille de cuivre PET après la production de masse est d'environ 2,85 RMB/m2, soit 0,85 RMB/m2 de moins que celui de la feuille de cuivre pour batterie (3,7 RMB/m2), et le coût continuera à diminuer avec l'amélioration continue du rendement.
(三) Densité énergétique élevée
La feuille de cuivre joue un rôle important dans l'amélioration de la densité énergétique des batteries. D'une part, la densité des matériaux organiques est inférieure à celle des matériaux métalliques, ce qui permet de réduire la masse totale du collecteur ; d'autre part, la proportion de feuilles de cuivre de la batterie diminue et l'épaisseur devient plus fine, ce qui réduit encore la masse du collecteur.
Il a été mesuré que la masse de la feuille de cuivre composite PET de 6um pour une même surface est réduite d'environ 56,33% par rapport à la feuille de cuivre électrolytique de 6um, en raison de la légèreté du matériau PET par rapport au cuivre. Selon la formule de calcul de la densité énergétique d'une batterie au lithium : densité énergétique massique = capacité de la batterie / masse de la batterie, la réduction de la masse peut améliorer la densité énergétique avec la même capacité de batterie. Il est démontré que le MA/MC est plus léger, que sa densité est inférieure de 77% à celle de la feuille de cuivre de la batterie et que sa densité énergétique est supérieure de 5%-10%.
Progression de l'industrie des feuilles de cuivre
En termes de progrès, les entreprises en amont, en milieu et en aval de la chaîne industrielle s'activent dans les domaines liés aux feuilles de cuivre PET, et chacune a généralement achevé l'accumulation de la recherche et du développement, et certains fabricants ont achevé la préparation de la production et de la validation d'échantillons, et les feuilles de cuivre pour batteries devraient être expédiées par lots en 2023.
Parmi les entreprises d'équipement en amont, certaines ont développé la technologie de production de l'équipement de pulvérisation magnétron de deuxième génération. Parmi les fabricants intermédiaires de feuilles de cuivre PET, Jinmei prévoit 350 millions de ping de feuilles de cuivre/aluminium PET, qui ont déjà atteint une production stable et prévoient une production de masse.
Parmi les fabricants de piles en aval, CATL et EVE, l'un des plus grands fabricants de piles au monde, ont été les premiers à se lancer dans la fabrication de piles. fabricants de batteries au lithium pour véhicules à deux rouesont déposé des brevets relatifs aux collecteurs composites et fournissent une assistance technique complète en aval pour l'application de feuilles de cuivre PET dans les piles au lithium.
Prévisions de marché - 13,7 milliards d'euros d'ici 2025
Le secteur estime généralement que l'industrialisation des feuilles de cuivre pour batteries commencera en 2023, avec une augmentation rapide du taux de pénétration et une croissance explosive de l'industrie.
Selon les calculs, la production de l'industrie devrait atteindre 200 millions de ping en 2023, ce qui correspond à une demande de batteries de 17 gwh, et devrait atteindre environ 800 millions de ping en 2024, la demande mondiale devant atteindre 2,9 milliards de ping en 2025, soit un espace de 13,7 milliards et un taux de pénétration de 10% ; l'équipement en feuilles de cuivre PET aura un espace mondial de 14,4 milliards en 2025.
À long terme, le taux de pénétration des feuilles de cuivre pour batteries composites devrait atteindre 22% en 2030, avec une demande de 19,2 milliards de ping, un marché de 77,1 milliards de RMB et des équipements de 18,8 milliards de RMB.
Cependant, bien que la feuille de cuivre présente des avantages en termes de sécurité, de coût et de densité énergétique, l'épaisseur de la couche métallique sur les deux faces de la feuille de cuivre n'est généralement que de 1 micron, ce qui entraîne une résistance élevée de la feuille de cuivre et une capacité de surintensité limitée. Cela affecte l'efficacité globale de la charge et de la décharge de la batterie.
Par conséquent, nous pensons que les feuilles de cuivre pour batteries peuvent répondre aux exigences de charge et de décharge du 2C, mais qu'elles pourraient être remises en question à l'avenir dans les zones où les besoins de charge rapide sont importants. Sur la base des progrès techniques actuels, outre le scénario d'application purement électrique 4C, la feuille de cuivre devrait être plus compétitive sur les marchés du stockage de l'énergie, de l'échange de batteries, des véhicules bas de gamme et de gamme moyenne.
Chers lecteurs, Mon parcours professionnel a commencé par une maîtrise en ingénierie électronique, après laquelle je me suis concentré sur les systèmes d'échange de batteries au lithium. En tant qu'ingénieur dans une entreprise de batteries renommée, j'ai non seulement contribué avec enthousiasme à plusieurs projets réussis de stations d'échange de batteries, mais j'ai également acquis une grande expérience. Par le biais de mes écrits, j'aspire à partager avec vous des idées et des connaissances sur l'échange de batteries de motos.
Matériaux pour batteries - présentation des feuilles de cuivre pour batteries
Certains experts soulignent que la feuille de cuivre, qui présente les avantages de la sécurité, d'une densité énergétique élevée et d'un faible coût, peut remplacer en partie les piles à combustible traditionnelles. batterie feuille de cuivre et devrait atteindre une production de masse dans la seconde moitié de 2023, avec un taux de pénétration de 10% en 2025. La plupart des entreprises accumulent actuellement des activités de R&D, et certains fabricants ont achevé les préparatifs pour la production d'échantillons et la vérification, ce qui indique que la production de masse de feuilles de cuivre pour batteries commencera bientôt.
Qu'est-ce qu'un collecteur négatif de batterie au lithium ?
Pour bien comprendre ce qu'est une feuille de cuivre pour batterie, il faut d'abord savoir ce qu'est un collecteur. Le collecteur, comme son nom l'indique, est la structure ou la partie qui rassemble le courant. Il s'agit principalement de la feuille de métal des batteries lithium-ion, qui peut également inclure la cosse du pôle. Sa fonction est principalement de former une sortie de courant plus importante vers l'extérieur, et la résistance interne doit être aussi faible que possible pour obtenir le meilleur résultat.
La fonction est de réduire la résistance interne de la batterie et d'améliorer l'efficacité de Coulomb, la stabilité du cycle et la multiplicité de la batterie. En outre, le collecteur traditionnel, l'électrode négative utilisant une feuille de cuivre, l'électrode positive utilisant des feuille d'aluminium revêtue de carboneL'aluminium et le cuivre sont relativement bon marché en raison de leur conductivité et de leur bonne ductilité.
Le processus est encore indéfini et controversé
L'industrie des feuilles de cuivre pour batteries en est encore à ses débuts et il n'existe pas encore de véritables entreprises de production de masse. Le processus de production de feuilles de cuivre pour batteries n'a pas encore été défini et reste controversé.
Le processus actuel de production de feuilles de cuivre pour batteries comprend principalement des processus en une étape, en deux étapes et en trois étapes. En outre, le film de base actuel des feuilles de cuivre pour batteries comprend principalement du PET et du PP, dont le PP a des propriétés chimiques plus stables que le PET, mais ses exigences en matière d'équipement sont plus élevées et le processus est plus difficile à contrôler.
Au fur et à mesure que le processus d'industrialisation progresse, le procédé présentant un avantage en termes de coût et de rendement a plus de chances d'être reconnu par le marché, et la coexistence de plusieurs procédés n'est pas à exclure à l'avenir.
Avantages de la feuille de cuivre
Avec la feuille de cuivre de la batterie, la couche de polymère au milieu du collecteur composite fondra et interrompra le circuit lorsque le court-circuit interne se produit, ce qui peut supprimer le courant de court-circuit et contrôler l'emballement thermique de la batterie, résolvant ainsi fondamentalement le problème de l'explosion et de l'incendie de la cellule de la batterie.
En outre, la feuille de cuivre de la batterie présente l'avantage d'être peu coûteuse. Le poids du collecteur composite est inférieur de plus de 50% à celui du collecteur en métal pur, tandis que la densité énergétique de la batterie peut être augmentée de 5%-10%, ce qui présente des avantages évidents.
(一) Sécurité élevée
Les cellules avec feuille de cuivre peuvent passer le test de l'aiguille : l'emballement thermique ne se produit pas lorsque les cellules avec des collecteurs composites sont aiguilletées, principalement parce que.
(1) Lorsque l'aiguille est percée à l'intérieur de la cellule, qu'un court-circuit se produit et qu'elle chauffe, la couche de polymère au milieu du fluide composite fond et coupe le circuit, ce qui peut inhiber le courant de court-circuit et contrôler l'emballement thermique de la batterie, et résoudre fondamentalement le problème de l'explosion et de l'incendie de la cellule.
(2) La taille de la bavure générée lorsque le collecteur de fluide composite est perforé par des aiguilles est plus petite, et le risque de court-circuit interne est plus faible.
(二) Faible coût
Les feuilles de cuivre présentent un plus grand potentiel de réduction des coûts. Pour les feuilles de cuivre pur, les coûts des matières premières sont relativement élevés. Pour un prix du cuivre de 60 000 RMB/tonne, le coût unitaire de la feuille de cuivre pour batterie est de 3,7 RMB/ping (hors taxes), dont le coût du cuivre est de 2,85 RMB/ping, ce qui représente près de 77%. La feuille de cuivre en PET permet de réduire la quantité de cuivre de 2/3, et le coût des matières premières diminue considérablement. Selon les estimations, avec un rendement de 80%, le coût de la feuille de cuivre PET après la production de masse est d'environ 2,85 RMB/m2, soit 0,85 RMB/m2 de moins que celui de la feuille de cuivre pour batterie (3,7 RMB/m2), et le coût continuera à diminuer avec l'amélioration continue du rendement.
(三) Densité énergétique élevée
La feuille de cuivre joue un rôle important dans l'amélioration de la densité énergétique des batteries. D'une part, la densité des matériaux organiques est inférieure à celle des matériaux métalliques, ce qui permet de réduire la masse totale du collecteur ; d'autre part, la proportion de feuilles de cuivre de la batterie diminue et l'épaisseur devient plus fine, ce qui réduit encore la masse du collecteur.
Il a été mesuré que la masse de la feuille de cuivre composite PET de 6um pour une même surface est réduite d'environ 56,33% par rapport à la feuille de cuivre électrolytique de 6um, en raison de la légèreté du matériau PET par rapport au cuivre. Selon la formule de calcul de la densité énergétique d'une batterie au lithium : densité énergétique massique = capacité de la batterie / masse de la batterie, la réduction de la masse peut améliorer la densité énergétique avec la même capacité de batterie. Il est démontré que le MA/MC est plus léger, que sa densité est inférieure de 77% à celle de la feuille de cuivre de la batterie et que sa densité énergétique est supérieure de 5%-10%.
Progression de l'industrie des feuilles de cuivre
En termes de progrès, les entreprises en amont, en milieu et en aval de la chaîne industrielle s'activent dans les domaines liés aux feuilles de cuivre PET, et chacune a généralement achevé l'accumulation de la recherche et du développement, et certains fabricants ont achevé la préparation de la production et de la validation d'échantillons, et les feuilles de cuivre pour batteries devraient être expédiées par lots en 2023.
Parmi les entreprises d'équipement en amont, certaines ont développé la technologie de production de l'équipement de pulvérisation magnétron de deuxième génération. Parmi les fabricants intermédiaires de feuilles de cuivre PET, Jinmei prévoit 350 millions de ping de feuilles de cuivre/aluminium PET, qui ont déjà atteint une production stable et prévoient une production de masse.
Parmi les fabricants de piles en aval, CATL et EVE, l'un des plus grands fabricants de piles au monde, ont été les premiers à se lancer dans la fabrication de piles. fabricants de batteries au lithium pour véhicules à deux rouesont déposé des brevets relatifs aux collecteurs composites et fournissent une assistance technique complète en aval pour l'application de feuilles de cuivre PET dans les piles au lithium.
Prévisions de marché - 13,7 milliards d'euros d'ici 2025
Le secteur estime généralement que l'industrialisation des feuilles de cuivre pour batteries commencera en 2023, avec une augmentation rapide du taux de pénétration et une croissance explosive de l'industrie.
Selon les calculs, la production de l'industrie devrait atteindre 200 millions de ping en 2023, ce qui correspond à une demande de batteries de 17 gwh, et devrait atteindre environ 800 millions de ping en 2024, la demande mondiale devant atteindre 2,9 milliards de ping en 2025, soit un espace de 13,7 milliards et un taux de pénétration de 10% ; l'équipement en feuilles de cuivre PET aura un espace mondial de 14,4 milliards en 2025.
À long terme, le taux de pénétration des feuilles de cuivre pour batteries composites devrait atteindre 22% en 2030, avec une demande de 19,2 milliards de ping, un marché de 77,1 milliards de RMB et des équipements de 18,8 milliards de RMB.
Cependant, bien que la feuille de cuivre présente des avantages en termes de sécurité, de coût et de densité énergétique, l'épaisseur de la couche métallique sur les deux faces de la feuille de cuivre n'est généralement que de 1 micron, ce qui entraîne une résistance élevée de la feuille de cuivre et une capacité de surintensité limitée. Cela affecte l'efficacité globale de la charge et de la décharge de la batterie.
Par conséquent, nous pensons que les feuilles de cuivre pour batteries peuvent répondre aux exigences de charge et de décharge du 2C, mais qu'elles pourraient être remises en question à l'avenir dans les zones où les besoins de charge rapide sont importants. Sur la base des progrès techniques actuels, outre le scénario d'application purement électrique 4C, la feuille de cuivre devrait être plus compétitive sur les marchés du stockage de l'énergie, de l'échange de batteries, des véhicules bas de gamme et de gamme moyenne.
Pour plus d'articles sur les matériaux lithium-ion, veuillez vous référer au top 10 fabricants de matériaux de cathode pour batteries au lithium en Chine, top 10 fabricant de matériel de manganate de lithium, carbonate de lithium.