复合集流体、粘结剂、凝胶电解质、灭火材料等等,给出的答案不止一个
在电池技术被推向“高安全、高性能、低成本”三重压力下,材料体系正成为打破性能边界与安全瓶颈的关键抓手。
11月18日—20日,由海目星激光总冠名、卡洛维德协办、大族锂电特别赞助的2025(第十五届)高工锂电年会暨十五周年庆典&高工金球奖颁奖典礼在深圳前海华侨城 JW万豪酒店盛大举行。这场跨越十五载周期、聚焦产业未来领航之路的思想盛宴,吸引了全产业链同仁齐聚。
11月20日上午由【英联复合集流体冠名】的“电池材料创新与应用”专场中,来自复合集流体、正负极材料、电解质、粘结剂、热失控防护、导电剂、感知材料等多个环节的企业,集中展示了材料创新的最新进展。
尽管路径各异,但一个共识愈发清晰:真正推动产业前进的,不是孤立参数,而是材料结构设计、工艺兼容性与产业链协同能力的总和。
复合集流体突破膜厚控制、正极材料卷向高压实与高倍率、新一代凝胶电解质强化界面稳定性、灭火材料瞄准极端工况、SBR粘结剂和导电剂优化成本与可靠性、甚至感知材料前移至电芯内部做“热失控前预警”,共同呈现出材料创新正从“性能突破”走向“体系化落地”的趋势。
在这一轮关于“创新是否还能驱动锂电未来”的行业疑问中,这些企业用实际技术路线,给出了多个值得参考的答案。
英联复合集流体研究院副院长步绍宁指出,传统铝箔在热失控触发阶段易与正极释放的活性氧发生铝热反应,带来剧烈温升。
而复合铝箔通过在金属层间引入高分子薄膜,可阻断电弧并削弱铝热反应,从本征结构上提高安全性。他强调,金属层厚度需要在安全性与倍率性能之间取得平衡,并依赖极高的膜层一致性与厚度公差控制,才能保证安全窗口稳定。
英联已构建覆盖真空镀膜、厚度监控与环境控制的全流程工艺体系。公司在制程端采用多级真空泵组、原子级金属沉积和实时膜厚反馈系统,实现金属层的精准厚度控制;恒温恒湿与ISO7级洁净车间则保证涂布、存储与出货的一致性;在线涡流测厚和数据闭环用于抑制膜厚波动,形成可追溯的质量系统。
步绍宁指出,复合集流体量产的核心不在单一设备,而在原材料、制程、检测与数据系统的协同。
步绍宁披露,复合铜箔已实现1140mm无形变宽幅生产,厚度均匀性控制在≤2%,进入稳定量产阶段,满足动力电池连续化大规模生产需求。同时,新型MC产品以高抗拉强度与高延伸率应对硅碳负极在循环过程中的体积膨胀难题,从结构层面提升循环寿命与界面稳定性。
在下一代固态电池所需的新型复合集流体方面,步绍宁表示,公司在双极集流体方面已与头部客户开展联合攻关,通过真空蒸镀与磁控溅射提升Cu/Al结合强度及镀层致密性,目标是在2025—2027年形成量产能力。
此外,蒸镀锂技术可得到无划痕、无针孔、厚度一致性更高的金属锂薄层,循环寿命显著优于压延锂,为固态体系提供新的负极解决路线。
丰元锂能研发总监田娜博士发表了“高能正极材料的技术创新”主题演讲。
目前,丰元锂电池正极材料投产产能24万吨,铁锂22.5万吨,三元1.5万吨,在建产能达12.5万吨,预计年底投产。
未来的产能规划方面,丰元正极材料总规划90.5万吨,包括铁锂50万吨,三元5.5万吨,碳酸锂5万吨以及磷酸铁30万吨。
从产品矩阵来看,丰元压实型磷酸铁锂产品已经从FYB600更新迭代到FYB1000,粉末压实2.3g/cm³升级到粉末压实2.7g/cm³,产品兼顾容量以及倍率,1C容量可以保持在140mAh/g以上,可应用于高能量密度动力电池以及长循环寿命储能电池。
倍率型铁锂方面,丰元带来了S100,1C容量>155 MAH/G,能够满足6C以上充放电要求。
锰铁锂产品方面,丰元开发了锰含量60%的产品,0.1C可逆容量可以做到157mAh/g,全电池常温循环寿命2000周,容量保持率超过82%。
三元正极材料方面,丰元产品覆盖5-9镍系市场主流型号,目前已在新能源汽车,消费电子,低空经济等领域广泛应用。
创新工艺上,丰元锂能采用独特的造粒工艺,可定制化生产各种一次颗粒级配的磷酸铁锂,采用先进二烧工艺,一次颗粒极限致密化,圆润化,成本仅增加800元/吨,做到了性能/成本双保障。
此前2年,由于锂电正极材料阶段性产能过剩,原料价格剧烈波动等原因,正极材料企业承担了前所未有的压力。丰元坚信产业前途是光明的,坚信技术创新助推行业发展。未来的十年,二十年丰元愿与上下游合作商,诸位同仁,继续勇攀技术最高峰,携手共赴十TWh、百TWh时代。
德福科技副总裁金荣涛指出,铜箔已从传统“载体材料”升级为影响电池性能、安全性和界面行为的关键材料,企业需通过前瞻研发与产能结构调整,构建覆盖动力电池与先进封装两大方向的技术体系。
固态电池路线尚未标准化、下游需求呈多样化,驱动企业必须同步开发多品类铜箔;同时,AI与先进封装的兴起也推动电子铜箔向极低轮廓、高模量方向演进,研发体系需双线协同。
首先,不同固态电解质体对集流体的需求差别巨大:氧化物可采用铜箔或不锈钢;聚合物依赖铜箔表面涂层;硫化物则需要金属箔叠层或表面改性组合。
传统6–8μm锂电铜箔粗糙度高、界面反应性差、沉积形貌不稳且耐高温不足,因此无法直接迁移到固态体系。
金荣涛将固态铜箔的技术要求总结为四点:极低/超低轮廓以抑制析锂,高强度与高模量应对体积变化,界面改性提升沉积稳定性,耐高温性满足烧结与工作环境要求。
在此基础上,公司形成了多产品布局:芯箔用于增强耐腐蚀和界面结合;HPS铜箔通过沉积层提供更佳的界面反应空间;雾化铜箔通过3D表面结构降低阻抗、提升安全性;PCF多孔铜箔通过孔隙结构改善体积变化并降低界面阻抗;Cu–Ni叠层箔用于满足更高强度与界面稳定性需求。
在半导体方向,金荣涛指出5G、AI、HPC推动电子电路从传统封装向高密度、三维集成演进,对铜箔提出极低轮廓、高耐热、高强度/低延展性和低侧蚀等要求。
德福的技术路径包括:研发并量产VLP/HVLP系列产品以适配高速与高频需求;攻关IC载板用高强度高模量(HS-HTE)铜箔;与海外与国内封装厂协同开发定制化产品;投入2–5μm极薄附载体铜箔,用于mSAP、Coreless等新封装工艺。
航盛锂能研发副总宋飞发表了“高性能原位聚合电解液开发”主题演讲。
从锂电池发展历程来看,随着锂电池能量密度的提升,其应用场景已从消费电子广泛渗透至乘用车与储能领域。为推动锂电池性能持续提升,实现更多场景的配套,材料的革新十分关键。
对此,航盛锂能带来的原位聚合电解液,可提高电池的安全性、延长电池寿命、提升能量密度。更进一步,通过原位固化的方式,航盛锂能将液态电解质锁定在三维聚合物网络中,形成稳定、不易燃的准固态材料,可解决钴酸锂电池在高温高压条件下问题与挑战。
不仅如此,航盛锂能原位聚合凝胶电解质,通过合理的单体选型(如单体C)和交联设计,成功制备出具有高离子电导率(>5mS/cm)、优异氧化稳定性(>4.5V)和良好热稳定性的凝胶电解质。
与液态电解液相比,航盛锂能凝胶电解质具备高温存储性能、优异的循环寿命、良好的界面稳定性,显著抑制了高温(60°C)存储下的产气现象,大幅提升了容量保有率,确保了电解质与电极材料间的紧密接触,构建了稳定的电极/电解质界面。
未来,航盛锂能还将持续深化迭代凝胶电解质技术,实现应用拓展与产业化,将此次在钴酸锂体系验证成功的凝胶电解质技术平台,拓展至磷酸铁锂、三元材料等其他主流电池体系,提升其安全性和循环寿命。
亮晶晶新材长期深耕乳液聚合与精细化工材料,主要服务于锂电池、造纸、食品,药品等行业,主营产品丁苯胶乳(SBR)拥有丰富的聚合工艺体系。随着2018年公司成立锂电行业专门业务单元,其核心能力从传统胶乳行业延伸到锂电粘结剂领域。
亮晶晶新材董事长曾伟杰指出,SBR作为锂电池负极粘结剂,核心性能需求集中在:高剥离强度、低阻抗、优异电化学性能、易分散性与长循环稳定性。
这些性能背后依赖的不是单一配方,而是分子量、交联度、粒径分布与功能单体的精准调控。
锂电行业常见的SBR存在“剥离强度一般”、“阻抗偏高”、“电化学性能一般”等问题。亮晶晶新材在SBR聚合过程中通过引入特种功能单体,改进生产工艺,调控分子量等从而实现了SBR性能的优化。
曾伟杰强调,亮晶晶新材在配方与工艺上还可以实现SBR可实现从5000至20000mPa·s的高黏度区间控制,从而可以降低CMC的添加量实现负极材料降本。公司开发的大粒径SBR,正在跟头部锂电池企业进行研发配合,实现高倍率电池贡献粘结力量。
在亮晶晶新材众多的SBR产品系列里,新型SBR在剥离强度、阻抗、电化学性能、循环稳定性上相较传统产品提升显著。该系列产品已在头部企业的验证体现出优异的中综合性能,明显优于常规体系产品。
公司在福建、广西等地布局了SBR工厂,可在大规模产业化中兼顾成本的同时性能也能保证稳定。对外合作方面,公司已与头部锂电企业建立联合测试体系,并与中南大学共建应用检测平台,期待持续开发更优秀的产品。
方恩电子总经理孙大伟指出随着各材料环节的持续进步与制造工艺的优化,大规模恶性火灾事故已显著减少,行业整体安全水平正在稳步提升。电池火灾的根源主要仍集中于内部短路、热失控及过充过放三大原因。
方恩电子的灭火胶带采用独特的三层结构设计:以高强度、耐高温的PI薄膜(聚酰亚胺)等作为基材提供支撑与阻燃性;核心的灭火层由无数微封装单元构成,内部充填高效含氟灭火剂;胶粘剂层则确保其能牢固粘贴于电池表面。
当环境温度异常升高或遇明火炙烤时,灭火单元内部的压力会因灭火剂汽化而急剧增大,一旦达到设定临界值,单元外壳便会瞬间破裂,主动、快速地释放出灭火剂。
该产品具备四大核心特点:一是自动灭火,无需外部触发,依靠温感技术智能响应;二是高效快速,内部高压设计确保灭火剂瞬间释放,能在数秒内扑灭初期明火;三是多重灭火机制,通过冷却降温、化学抑制燃烧链反应及稀释隔离氧气,实现高效灭火;四是安装便捷与适应性强,可直接粘贴于各类形状的电池芯内或电箱内部等密闭空间。
除了重点介绍的灭火胶带,方恩电子还提供溶胀胶带、热熔胶带、固态电池专用胶带、超长缠绕胶带、刻码胶带、动力储能胶带、绝缘膜、超长耐电解液胶带及保护膜等七大系列共300多个品种的产品,具备强大的定制化能力。
奥创科技董事长曹晓燕指出,2025年新能源汽车销量持续增长,一到十月达1300万辆,而过去五年事故率维持在万分之0.5的水平。
在事故基数扩大、能量密度不断提升、快充加速普及、储能容量攀升的共同作用下,电池安全难度被持续放大。同时,eVTOL、人形机器人等新兴场景提出更高冗余要求,例如灾难级事故概率需低于10⁻⁹/小时。这些趋势推动国家与国际标准密集出台,新国标将“不起火、不爆炸”作为强制要求。
基于多年航空领域经验,曹晓燕强调“电子手段不如机械安全可靠”,安全的根本路径必须以被动防护为核心,而非过度依赖主动探测。行业现有大量热失控防护材料存在耐高温差、无吸热功能、难以确保整包不燃不爆等问题,使得“被动安全”成为真正的瓶颈。
奥创提出系统化的“零热蔓延”路径,即“一化三多”。“化整为零”将电池包拆解为小能量单元,把热失控限制在单芯范围内;“多材一体”通过隔热、绝缘、相变吸热与主动灭火的材料复合作用提升阻断效果;“多级防护”从电芯级、模组级到整包级建立层级结构;“多管齐下”结合多种物理机制覆盖不同工况。她现场展示了动力电池与储能系统的整包解决方案,已覆盖52串、104串以及392Ah至688Ah等储能规格。
围绕上述体系,曹晓燕重点介绍四项材料创新:可在1300℃保持隔热与绝缘性能的纳米隔热材料(用于替代气凝胶),为大圆柱包开发的相变发泡材料(兼具固定与吸热),面向高倍率软包及无人机场景的高温隔热片,以及基于纳米胶囊、能在特定温度点精准触发的智能灭火材料。这些材料共同构成奥创“被动安全工程”的底层能力。
在产业化方面,奥创已服务50多家客户,受新国标带动需求增长明显,公司处于“供不应求”状态;目前拥有500万平米产能,可支撑约60GWh储能或30万辆新能源车,未来三年将持续扩产。
在当前新能源产业快速发展背景下,锂电池热失控已成为行业重大安全挑战。铭感科技创新性地提出基于膨胀挤压力监测的极早期热失控预警方案,通过安装在电池间的薄膜柔性压力传感器,实时监测电池的"呼吸"效应。该技术可在电池异常膨胀时提前>25分钟发出预警,为安全处置赢得宝贵时间。
铭感科技的核心技术突破在于攻克了柔性压阻传感器在稳定性与灵敏度之间的矛盾。通过高Tg接枝共聚压敏复合材料体系,实现了稳敏协同,解决了传统传感器存在的响应慢、信号漂移、温域窄等问题。公司已实现从液态锂电池到全固态电池的全量程覆盖,量程范围从几千帕到20兆帕,可满足软包、钢壳、圆柱等各类电池形态的需求。
在产品性能方面,铭感传感器具有高稳定性特点,加载卸载线性R² > 0.99,加载循环一致性>97%,温度范围-40~125℃,能够满足新能源电池严苛的工作环境要求。目前公司已成功导入十余家头部上市公司供应链,产品在户储模组、大储电芯、动力电池等场景中展现出优异的循环稳定性。
在市场应用方面,铭感科技的产品已在多家头部企业实现批量交付,其中单个客户采购量已达数百套,可覆盖5MWh储能系统规模。目前公司正积极推进产能建设,新建1200平方米生产基地和首条全自动产线。
和兴化工研发总监朱立才博士指出,“SP+CNT协同导电剂”体系的基本逻辑,是由炭黑提供短程导电路径,由CNT构建长程通路,以支撑活性材料的倍率和循环性能。但该方案依赖高成本组分,且在不同电极体系中的稳定性存在差异。
在此背景下,和兴化工高结构乙炔黑(AB)的核心特征在于结构更发达、连接点更多、粒子数量更高、分布更均匀,能够在单位添加量下构建更完整的导电网络。这些差异使其在多个主流正极体系中呈现稳定的“减量等效”效果。
在LCO中,H140在添加量降至常规炭黑的一半甚至更低时,仍可保持相当的倍率性能;在LFP中,同样的减量仍能获得等效表现。朱立才博士认为,正是结构差异带来的网络完整度变化,使得高结构AB能在SP或SP+CNT协同之外,提供一种成本更低、工艺兼容性更好的替代路径。
他同时强调一个关键变化:传统导电剂更依赖“颗粒大小—比表面积—压缩结构”的三项指标,而高结构AB的优势来自“网络质量”和“连通性”的提升。具体表现为涂布均匀度更好、分散难度不增加、极片表面更稳定,这些特征均已得到多家电池企业验证。
和兴化工从1967年起生产乙炔炭黑,当前年产能5万吨,正向15万吨扩张,以满足主流导电剂国产化供应需求。公司能够覆盖40–1000m²/g的全区间产品,并能根据结构、吸油量和分散性需求进行定制化生产。产品具有明确的高结晶度、高结构、高纯度物性优势。特别在纯净度方面,生产中铁含量的典型控制值在1ppm左右,有效地规避了导电剂的金属杂质安全性问题。
在干法电极技术领域,Solstice Advanced Materials(原霍尼韦尔旗下高性能材料事业部)密切关注全球多元化发展路径。目前海外主要技术路线包括:以特斯拉为代表的纤维化法(已实现干法负极量产,并目标在2025年底量产干法正极);以AM BATTERIES为代表的干粉沉积法(试验线速度20米/分钟);以及以Fraunhofer为代表的热压法(计划2026年首季度建成新试验线)。
Solstice Advanced Materials亚太区研发总监罗瑞特别指出,欧美企业正通过多种技术路线寻求突破,中国产业需关注这一发展趋势。
针对干法电极中涂炭铝箔这一关键材料,Solstice开发了一系列Cohesa®专用底涂剂及配套导电浆料。该系列底涂剂为特殊工艺制备的水性共聚物乳液,具有无表面活性剂,非常窄且可调节的粒径分布,可选择的熔融温度以及熔融粘度,优异的存储稳定性。
应用性能方面,产品表现出良好的机械稳定性,耐电压性能,耐高温电解液浸泡性能。该产品对干法极片及涂炭铝箔有非常好的附着力,能在80-140℃的温度范围内实现电极膜和集流体的覆合,其中80℃的低温覆合能力在高速生产中具备显著能耗优势。
基于Cohesa®底涂剂开发的导电浆料可实现1μm以下的超薄涂层,适用于微凹版和凹版涂布工艺。实测涂炭铝箔样品显示涂炭层与基材的附着力优异,高温电解液耐受性好,覆合后涂炭铝箔与干法极膜的粘结性能优异。
电池验证数据显示,与三元干法极膜覆合后的电极首效和容量均达到目标值,满足覆合工艺和电池应用的需求。
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