PET/PP/PI復合集流體基膜技術(shù)路線之爭

復合集流體是當前動力電池行業(yè)中最炙手可熱的細分材料之一，圍繞其技術(shù)路線選擇、基礎(chǔ)材料選擇、產(chǎn)品應用等問題的討論絡繹不絕。尤其是基材選擇方面，PET還是PP，其選擇也極大影響到成品的技術(shù)路線及應用選擇。

自2021年開始，市場上高度推廣“PET銅箔”概念，因其產(chǎn)品潛在優(yōu)勢多、市場空間巨大，引得多家上市、非上市公司快速投入其中。而早在數(shù)年前，鋰電頭部公司就以“復合集流體”概念聯(lián)合材料廠商進行大量的技術(shù)開發(fā)與應用開發(fā)。

行業(yè)信息顯示，頭部企業(yè)復合集流體的基材并非PET一種選擇，而是有PP、PI多種路線在持續(xù)推進。

近期更有說法指出，PET被認為事實上無法滿足動力電池中長循環(huán)壽命的要求而在曾經(jīng)真正上車的應用中被技術(shù)性淘汰。

事實究竟如何？首先，單看PET、PP、PI三種材料基于復合集流體工藝，即真空鍍膜結(jié)合水電鍍膜的適應度而言，顯然以材料的耐高溫性能及物理強度來看，PI處于最高一檔，熔點溫度達360℃以上。但基于PI超薄膜目前及可預計的數(shù)年內(nèi)成本仍然居于高位，顯然目前無法作為復合集流體的量產(chǎn)直接選擇。

PET的耐溫性與物理性能居于第二檔，其熔點溫度達260℃以上，對需要高溫及高電流密集參與的工藝來說，雖有挑戰(zhàn)但仍然具有較大可行性，尤其PET屬于極性材料的特質(zhì)也導致其更易與金屬物質(zhì)產(chǎn)生化學鍵聯(lián)，即容易得到較強的鍍層結(jié)合力。

而PP薄膜的耐溫性與物理強度處于最弱檔，熔點為160℃左右，加工難度高，且其非極性材料的特質(zhì)也導致在其表面形成高附著力鍍層的技術(shù)難度非常之大。

但從化學穩(wěn)定性的角度來看，則又呈現(xiàn)出相反的特征。

PET，即聚對苯二甲酸乙二醇酯，雖然如前述物理性能更強，更易作為鍍膜加工的基材，但其容易在乙二醇、水、甲醇、氨中發(fā)生降解，甲醇解用于回收 PET 攝影底片已工業(yè)化多年，且仍在使用；而且在鋰電池負極端存在催化PET降解的醇基鋰（SEI膜的成分），可顯著促進PET的降解；另一方面，即便PET的降解不完全，哪怕接觸到銅膜的PET表面發(fā)生一點點降解，也會造成PET銅箔的根本性破壞。

PP，即聚丙烯，是聚烯烴的一種，分子鏈中只存在碳碳鍵，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外,對其它各種化學試劑都比較穩(wěn)定，而且也極難發(fā)生斷鏈降解，化學穩(wěn)定性極強。因而雖然PP薄膜作為鍍膜基材而言加工難度高，工藝窗口小，但如果工藝實現(xiàn)了突破與固化后，作為鋰電池負極的集流體而言卻是一項可靠度極高的材料選擇。而從PP材料在鋰電隔膜行業(yè)的多年成熟應用來看，也印證了此點。

復合集流體的鍍膜工藝存在微觀缺陷這點是無法避免的，也就無法阻擋催化劑的進入到其內(nèi)層的PET薄膜處。尤其是銅集流體在涂布、輥壓乃至循環(huán)過程中都涉及到拉伸，會進一步放大缺陷；退一萬步講哪怕是芯片級的鍍膜無任何宏觀缺陷產(chǎn)生，也會存在柱狀晶等晶界，催化劑仍會透過銅膜進入到基材，催化PET降解，也就是復合集流體的基材破壞，從而導致使用PET的復合集流體作為負極的鋰電池高溫循環(huán)跳水，或者，會否有更嚴重情況發(fā)生。

國外有學者文章中論述了在電芯中的PET膜在循環(huán)500次后，發(fā)生了肉眼可見的降解，而且用紅外光譜驗證了：

當然，以上論述的是PET在鋰電中負極應用的情況，在正極端，由于缺少催化PET降解的醇基鋰，前述的降解反應就不會產(chǎn)生。這也印證出，PET作為正極集流體的上車應用是成立的，沒有出現(xiàn)過反向論調(diào)。

根據(jù)以上分析可以看到，復合集流體在電池負極（銅箔側(cè)）應用中，PET薄膜在高循環(huán)壽命要求的鋰電池負極環(huán)境中的長期使用，比如動力、儲能這些應用，可能還需要采取更加審慎的態(tài)度。畢竟原本被認為是能提升電池安全性的一項技術(shù)，如果因為路線選擇的不慎而導致走到了相反的方向，相信對這個方興未艾的新行業(yè)不是有利的事。

行業(yè)觀點認為，相關(guān)的材料廠家還是應以終端電池廠家的長期應用穩(wěn)定性為基礎(chǔ)來選擇自己的主材及技術(shù)路徑，哪怕這樣的路徑走得會更不容易。

審核編輯：劉清