工艺
基膜:大家最早开发的PET复合铜箔,但延展性没有PP好。今年宝明、金美都有开发PP膜。PET和PP区别是拉伸强度、耐温点和结合力的问题。PET基本稳定,但PP在磁控溅射中结合力不如PET好,还在调试,还没有完全放量生产PP的状况,有一些小样。PI暂时不能做基膜,最薄也是10um,很难做到4-5um,估计不能用在电池上。基膜成本对比:差不了多少。
复合铝箔:重庆金美基膜用PET,磁控溅射+蒸镀工艺,不用水镀,铝箔基膜厚度更厚,在6um左右(铜箔是4.5um的基膜),各镀1um的铝厚度,不像铜箔那么薄,做起来更简单。专家认为这个产品可能比复合铜箔量更大,用在正极上,可能比负极需求更大。预计复合铝箔加工费和复合铜箔差不多,再加一个材料成本。专家认为整体成本比纯铝箔有优势,因为厚度减薄比较明显。
一步法的2种工艺:1)三孚新科:化学沉积+电镀,化学沉积500nm再电镀500nm,它只是把化学沉积和电镀放在一台设备上了,不用磁控溅射,这个方法目前在实验室阶段。2)洪田:磁控溅射+蒸镀放在一台设备,其实二者都是二合一的线。东威没有要做一步法设备的打算。
两步法:常规方法,磁控溅射+水镀。
三步法:磁控溅射+蒸镀+水镀,金美有提,但是否在用三步法不敢确认。
设备
磁控溅射:国内3家公司做的不错,听说有几家要进入。专家认为国内做的设备不错,国外优势不大,考虑到疫情+本身复合材料就是国内在做开发,做配套测试更方便。目前没有看到有新扩产的企业用国外的设备。价格:应材设备价格预计8kw,爱发科是6kw。国内设备在1.5-2.5kw不等。宽度:目前基本都能做1.2m和1.65m的。线速:常规稳定在10m没问题,有人最快开到30m,那要看整体配的靶材的数量,可能整体设备单价会高一点。
水镀:国内1家在做,有听说某些公司在布局,但目前没有出来样机。如果是从0到开始的水镀企业做这个设备,需要1-2年的时间去开发。如果有PET复合膜的基础或是选用了一些复制成熟的技术,预计6-12个月可以做出来。专家认为相比水镀设备,磁控溅射布局的公司更多更散一点,水镀竞争格局更好一点。
蒸镀:做磁控溅射的也都在做蒸镀。听说海格瑞特的蒸镀做的蛮好。
东威从水镀做到磁控溅射的团队:水镀设备是公司原有的,做FPC的卷对卷做水镀的复合铜箔生产。磁控溅射没有这个技术,今年3月请到团队来公司开发磁控溅射项目,目前首台机还在组装调试中,预计这个月底参数可以出来。做2个设备的优势:一个设备做成功了,现在可以打包销售2个设备。但还是要把品质和良率做上去,不然再怎么降价客户也不接受。
各家定水镀设备情况:宝明大批量定了30台,其他如胜利精密、元琛科技、阿石创、双星、纳力是定了1-2台。此外双星和纳力还签了框架协议,等着量产以后再上其他量产型设备。纳力有一个台量产机设备在调试中。金美和东威有技术分歧,因此后续没定设备,金美的水镀设备用的航天四院。听说他们设备做的还不错,但还没有达到完全实现量产的状态。
复合铜箔磁控溅射设备壁垒:1)代加工材料的机械化特性不同,膜很薄,不像半导体和通用五金材料比较硬,机械化特性不同。2)所需溅射参数不同,原来可以开到很高的频率,温度高一些也不会对产品有影响,但膜温度高就会有很大影响,压力和溅射速率都不能高,有击穿膜的风险,需要找到合适的生产参数、速度、张力控制,对膜的机械性通过的控制。甚至目前多靶材逐级溅射,现在已经16、20+靶材,不像半导体1、2个靶材。
良率
影响良率的因素:磁控溅射均匀性控制+水电镀两面夹
磁控溅射:均匀性不好,到水镀时电阻值效果差异大会把溅射上的那层铜,刚开始电镀时会击穿一部分,漏溅射导致的电镀效果不良。温度过高导致膜拉坏损伤。影响10%的良率。
水电镀:水镀的夹点印记,两边有双面夹,两边夹点要切掉报废的,夹点再夹的产品镀上去的产品那块不能用,这块损失3-5%良率。
下游良率:复合材料本身良率差不多是85%(宝明口径),到电池分切还有良率的损失。
成本
宝明说:量产成本客户中,最好的实际生产成本3.5元/平,用于测算的良率是85%。
其他家:预计良率不高,实际消耗要比理论的更多。
量产问题
针孔问题:基本解决。
褶皱问题:还是有,褶皱主要产生在磁控溅射,如果温度过高,导致产品在卷绕时褶皱,而且人员操作不当也会导致褶皱。
极耳焊接:骄成超声做的不错。
快充问题:与铜箔厚度有影响,但影响不大,其实主要是正负极和离子膜的快速转换问题,但这个问题没有测试的数据出来,不好说。专家认为厚度比较薄的不至于导致快充问题,目前4C快充承载电压不是高负荷,可能未来8C才可能有问题。涂炭也是一种解决方法,传统箔也会涂炭。
市场展望
渗透率:前期共存,后面逐渐取代,能取代多少量要看电池和车企合作的情况,不好预测。
送样情况:TDK给LG做的3C电池一直在供货,海辰自产自用,宝明与C有合作中试,金美也是给C。比亚迪一直在测试,具体上车计划没有听说。目前中试送的卷长度在2km居多。