大圆柱电池、刀片电池作为电池形态迭代的两种主要技术路线,前者吸引了特斯拉、宝马的站台,后者获得了比亚迪、广汽埃安、吉利等车企的押注。电池企业,国内亿纬锂能、国轩高科、蜂巢能源、因湃电池,国外LG新能源、松下能源、三星SDI等也相继布局大圆柱或刀片类电池。
值得一提的是,随着46系列大圆柱,以及刀片电池(包含短刀电池)等极具潜力的电池形态未来大规模放量,也势必带动相关材料需求的井喷。其中作为适用圆柱、刀片电池的电池壳专用材料——预镀镍材料有望迎来需求放量增长,并引领电池壳体材料的革新。
日前,在CBIS2024由臻锂新材冠名的“电池材料迭代与产业化应用”专场主题论坛上,江苏威金迈科技有限公司(简称“威金迈”)产品总监郭天柱发表了题为《新能源电池壳专用材料——预镀镍》的主题演讲,向与会代表分享了刀片电池、46系列大圆柱等新电池形态下,预镀镍壳体材料的应用前景,及国产化替代趋势。
图为江苏威金迈科技有限公司产品总监郭天柱作主题演讲
据郭天柱介绍,预镀镍带钢是基于电化学原理,在特定镀液中通过电流作用,在低碳钢或者超低碳钢表面沉积一层均匀、致密的镍层,再通过加热、保温和冷却等手段,获得预期铁镍合金层及理化性能。
与传统镀镍带钢相比,预镀镍带钢具有强度大、耐热性高、耐腐蚀、镀层均匀、抗冲击和成本低等优势,用于电池壳体可明显提升电池安全性,在刀片等方形电池,尤其是46系列大圆柱电池领域应用潜力大。
从壳体的具体应用领域来看,在刀片领域,可以实现钢代铝,电池外壳厚度减薄;同时可以实现防爆阀一体化设计;
对普通方形电池系列产品,可以实现钢代铝,电池外壳厚度减薄,壳身可做负极或承载用,防爆阀可在底部和顶部。
应用到18/21小圆柱系列:钢壳口部旋封正极盖;壳身可做负极。
针对46大圆柱系列,钢壳底部冲圆孔引出正极;壳身可做负极;且便于激光焊接或旋封。
然而,预镀镍电池带钢具有比较高的技术壁垒,此前产品主要以海外进口为主。
“钢厂对全流程一贯制的意义比较重要,从原料的进厂到成品的出厂必须实行全流程一贯制,因为它的特性是工序多,对应连续化生产的特点。”郭天柱表示,在一贯制维度,公司坚持“大”一贯制与“小”一贯制两手抓。
其中,“大”一贯制方面,公司与龙头企业深度合作,实现原料定制及精准控制;
运用多项先进技术,实现全流程信息化、自动化、智能化,比如数字孪生、ERP、MES包括信息化管理多维度的管控;
打造用户信赖的全流程一贯制智慧工厂;
同时,可根据客户需求和成品性能定制专用牌号。
“小”一贯制层面,一是公司可以根据客户需求及多因素倒推定制基材目标厚度;
二是利用自动温控和在线检测相关的设备,保证温度精准控制。
三是在线离子浓度检测及自动辅料添加,保证连续生产工艺稳定、数据一致。
四是在线检测,保证产品特别是钢卷,每一个钢卷每一米出厂镀层均匀。
五是连续退火核心化,精确控制温度。
六是平整拉校,保证板型的优良。
与此同时,公司电镀镍产线与国内一流设备供应商自主研发集成,拥有自主研发核心工艺技术,电镀镍产线速度最高可达120mpm,比现有常规产线高2倍以上,具有高效率、高品质、低成本的优势。
在核心技术上,威金迈自主研发了镀液成分体系和高区添加剂。
此外,公司的合金化连续退火产线,在高温及快速冷却状态下实现合金化,具有生产稳定、品质优良、效率高的特点。
据郭天柱介绍,从技术参数进行对比分析来看,威金迈产品综合性能达到国内领先水平,与国外同类产品对比。
事实上,预镀镍材料除了可以应用于动力电池,还广泛应用于车身、零部件等,以提高耐腐蚀性和美观度;在电子行业,还被广泛应用于制作电子元件、连接器等,以提高导电性和耐腐蚀性;在航空航天、通讯等领域,也已展开了应用拓展,未来随着技术的进步,其应用领域将更加广泛。
截至目前,威金迈已经建成年产30万吨新能源电池壳高端材料智能工厂,厂房配置了高速连续立式电镀镍机组、合金化连续退火机组、轧平机组、重卷——纵剪综合机组等关键设施。
郭天柱表示,威金迈以专业的研发团队、先进的工艺装备,可以为客户提供满足多样化需求的定制化解决方案,以满足新能源电池行业对于特殊材料的涂镀需求。
可以预见,随着刀片(短刀)电池被越来越多车企、电池企业认可,以及大圆柱电池的快速放量,电池壳体在生产中对预镀镍等材料的需求预计将会快速放量,具备自主知识产权、拥有领先技术优势,以及批量化交付能力的企业将在这一轮材料产业变革中实现跨越式发展。