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复合集流体行业分析

一、复合集流体兼具安全性与经济性，是锂电池中的重大创新

1.1复合集流体采用“三明治结构，有望成为下一代集流体材料

集流体是锂电池中铜箔和铝箔的总称，起承载活性物质和汇集电流的

作用。集流体一般指电池正负极用于承载活性物质（正负极材料）的

基体金属，活性物质在充放电过程中产生的电流通过集流体汇集，再

向外输出至外电路。根据锂电池的工作原理和结构设计，正、负极材

料需涂覆于集流体上，经干燥、辐压、分切等工序，制备得到锂电池

负极片。

铜箔约占锂电池成本的5%-10%,重量的10%-15%,是锂电池的重

要组成部分。

复合集流体采用三“明治结构，兼具安全性和经济性，有望成为下一

代集流体材料。所谓的复合集流体是一种新型集流体，结构为金“属

■PET/PP-金属，即中间一层基膜（为PET或者PP膜），上下各镀

一层1pm左右的铜，形成复合结构。根据其结构特性，兼具安全性

和经济性，有望成为下一代集流体材料。

复合集流体始于2017年，安全性是最初的研发动力。铜“•高分子材

料■铜的复合结构最早在覆铜板上得到应用，树脂基体作为覆铜板的

主要组成部分，能够显著影响覆铜板的性能。宁德时代于2015年11

月公布的专利《集流体及使用该集流体的锂离子电池》中，已经开始

关注将集流体与聚合物基体材料结合使用以提升能量密度和避免热

失控，在文中提出配置金属粒子、偶联剂与聚合物前驱体混合溶液,

从而制备新型集流体。复合集流体概念始自宁德时代2017年3月申

请，并于2017年6月公布的发明专利《一种集流体及其极片和电池》

描述，该专利文件中提出可以采用真空蒸镀或溅射法制造复合集流体。

2021年，复合集流体启动产业化进程。

1.2安全性：在抑制枝晶生成、断路效应、抑制扩散等多层次发挥作

用

随着电动车保有量增多，消费者关注重点从“里程焦虑到“安全焦虑，

锂电池热失控日益受到重视。国家应急管理部消防救援局统计数据显

示,2022年Q1国内发生的新能源汽车火灾共计有640起，相比2021

年同期数据增长32%,高于通工具火灾平均增幅(8.8%),相当

于每天有超过7例新能源汽车自燃事件发生。

n»8.国内新能・汽车•数词直分析

政策：新国标增加了对热扩散和过流保护的测试项目。于2020年5

月12日发布，2021年1月1日起执行的GB38031-2020《电动汽

车用动力蓄电池安全要求》中，对比2015年的GB/T31467.3,新增

“热稳定性，热扩散”、过“流保护”项目，体现对电池安全的日益重视。

诱因：热失控由机、电、热等多种因素单独或耦合诱发，负极副反应

首先进行。当电池局部发生短路时，会增加内部温度，熔化隔膜并使

阴极与阳极直接接触，从而产生更多的热量，带动其他部位燃烧并短

路，导致电动汽车发生灾难性火灾。电池的热失控往往由针刺、碰撞

等机械诱因；过充电、内短路等电诱因；以及滥用、老化或者温度管

理不当导致的热诱因，共同促进了热失控的发生。当热失控开始的时

候，负极副反应首先进行,SEI膜（固体电解质界面膜SoliElectrolyte

Interface）分解，负极与电解液反应，然后逐步开始放热，最终热失

控。若能及时在源头阻断，将有效遏制热失控的产生。

解决热失控可从单体电池、模组和Pack层级、主动智能管理等方面

入手。根据锂电池热失控的产生机理，可从本征安全、被动安全、主

动安全等三方面解决。其中电动厂商多在单体电池层面着手，从电池

方案选择、材料热稳定性、制作工艺等方面综合降低热失控概率，复

合集流体充当保“险丝”的作用，有望在源头遏制热失控。

寻找新的内短路解决方案迫在眉睫。电池企业常规的解决电池内短路

的方法，一般是通过四大材料（正负极材料、隔膜、电解液）的性能

升级，提升电池的安全属性，但有可能会对电池的循环寿命、能量密

度等性能产生一定影响。而且，常规内短防护方法一般仅能延缓电