什么是多功能復(fù)合集流體技術(shù)

前段時(shí)間，有朋友問我這個(gè)復(fù)合集流體技術(shù)。查了一段時(shí)間以后，發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)地方有這項(xiàng)應(yīng)用，我覺得很有必要把兩個(gè)信息進(jìn)行一下梳理：

（1）動(dòng)力電池：C家在海南新能源大會(huì)上的申報(bào)內(nèi)容，主要包括“金屬導(dǎo)電層-高分子支撐層-金屬導(dǎo)電層”三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合集流體。這里有很多描述，但是沒有圖。申報(bào)材料是用給VW做的一顆可以過針刺的電芯作為說明。

（2）消費(fèi)電池：這個(gè)是7月份OPPO的電池，我覺得動(dòng)力電池和儲(chǔ)能也可以關(guān)注當(dāng)下手機(jī)電池的發(fā)展，摻硅補(bǔ)鋰和復(fù)合集流體技術(shù)都出來了。在OPPO的設(shè)計(jì)中講的是以一層新型復(fù)合高分子材料作為基體，并施以特殊工藝鍍上兩層鋁層，這樣就形成了一個(gè)三明治結(jié)構(gòu)的集流體。

相較傳統(tǒng)的鋁箔集流體其可靠性更高，能更好地避免正負(fù)極短路。配合上下涂覆的兩個(gè)安全涂層，便形成了最終的五層安全結(jié)構(gòu)。

先把這些材料做個(gè)梳理：

一、OPPO的復(fù)合集流體技術(shù)OPPO是在7月舉辦的“閃充開放日”上發(fā)布這項(xiàng)電池技術(shù)的。此技術(shù)是針對(duì)電芯本身的安全和充電技術(shù)的安全，取名字叫“夾心式安全電池”，采用的是在一層新型高分子復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，鍍上兩層鋁，再涂上安全涂層，形成一個(gè)五層安全結(jié)構(gòu)的“三明治”夾心集流體。

在電池受到外力擠壓沖撞時(shí)，這個(gè)五層結(jié)構(gòu)的集流體，既能大大降低電池內(nèi)部短路的概率，夾心層中的高分子材料還能隔絕正負(fù)極，OPPO 是通過外部沖擊和針刺兩種演示方式，來體現(xiàn)常規(guī)集流體和復(fù)合集流體的差異的。

二、C家的復(fù)合集流體我把申報(bào)材料中的內(nèi)容簡(jiǎn)化一下：1）安全性鋁箔通過熱-機(jī)械載荷斷路的電池內(nèi)短路模擬仿真，引入真空氣相沉積技術(shù)，構(gòu)建了“金屬導(dǎo)電層-高分子支撐層-金屬導(dǎo)電層”三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合集流體。通過金屬層與高分子層機(jī)械-電-熱性能的多重耦合關(guān)系，

在“點(diǎn)接觸”內(nèi)短路時(shí)，導(dǎo)電層在短路點(diǎn)受力開裂剝離或在短路大電流瞬間熔斷，毫秒內(nèi)切斷短路電流回路；

在“面接觸”內(nèi)短路時(shí)，支撐層在短路面受熱熔融收縮形成集流體結(jié)構(gòu)局部坍塌，在熱失控前切斷短路電流回路。

根據(jù)這種設(shè)計(jì)，解決了高鎳電池內(nèi)短路難題，徹底解決了電池因內(nèi)短路易引發(fā)熱失控的行業(yè)難題。

2）壽命和可靠性集成納米鉚接和三維導(dǎo)電修復(fù)技術(shù)，將金屬層與高分子層間結(jié)合力提升10倍，同時(shí)修復(fù)金屬層表面因?yàn)榱鸭y誘發(fā)的導(dǎo)電衰減，可實(shí)現(xiàn)15年使用壽命。高分子材料相比金屬具有低彈性模量，圍繞電池內(nèi)活性物質(zhì)層形成層狀環(huán)形海綿結(jié)構(gòu)，在電池充放電過程中，吸收極片活性物質(zhì)層鋰離子嵌入脫出產(chǎn)生的膨脹-收縮應(yīng)力，保持極片界面長(zhǎng)期完整性，電池的循環(huán)壽命實(shí)現(xiàn)提升5%。

3）工藝制造研制了原位鈍化和連續(xù)輥焊工藝和裝備，解決了集流體因材料和結(jié)構(gòu)顛覆難以規(guī)?；慨a(chǎn)的短板，生產(chǎn)節(jié)拍達(dá)到20ppm。

4）提高能量密度復(fù)合集流體中間層采用輕量化高分子材料，重量比純金屬集流體降低50%-80%。同時(shí)復(fù)合集流體厚度相比業(yè)內(nèi)同行純金屬集流體減少25%-40%，從而將電池內(nèi)更多空間讓渡給活性物質(zhì)。傳統(tǒng)純金屬集流體占電池比重達(dá)15%甚至更高，隨著復(fù)合集流體重量占比降低和電池內(nèi)活性物質(zhì)占比增加，電池能量密度實(shí)現(xiàn)提升5%-10%。

如下所示，這張圖是當(dāng)時(shí)在風(fēng)口浪尖時(shí)，C家展示的產(chǎn)品。我覺得這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于未來高鎳電芯在長(zhǎng)期成本上是否有優(yōu)勢(shì)很重要。這個(gè)電芯實(shí)際做了1mm、5mm和10mm三種不同的針刺深度的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示在細(xì)針的條件下，都是能過針刺實(shí)驗(yàn)的。

小結(jié)：我覺得這個(gè)復(fù)合集流體的技術(shù)，在工藝端和生產(chǎn)端已經(jīng)開始落地，后續(xù)要持續(xù)觀察，對(duì)于整體的技術(shù)路線走向是具有決定性作用的。

編輯：jq