明冠鋰膜李成利：集成化工藝可提升鋁塑膜穩(wěn)定性和一致性
“鑒于當(dāng)前鋁塑膜制作工藝的繁復(fù)，以及未來鋁塑膜發(fā)展的各項需求，鋁塑膜生產(chǎn)過程中的自動化、集成化將成為一種趨勢。”在日前舉行的第七屆動力電池應(yīng)用國際峰會(CBIS2022)上，江西明冠鋰膜技術(shù)有限公司執(zhí)行董事李成利，在其主題為《集成化工藝在鋁塑膜產(chǎn)業(yè)化過程的應(yīng)用》演講中如是說。
01
傳統(tǒng)鋁塑膜工藝現(xiàn)狀
通常來說，某種產(chǎn)品的技術(shù)工藝，源于產(chǎn)品本身的結(jié)構(gòu)和特性的需求。李成利介紹，鋁塑膜的結(jié)構(gòu)由四層薄膜AL、PA、PP、PET所組成。因為某些特性的需求，比如鋁箔為了保證復(fù)合后的粘結(jié)性，在復(fù)合工藝之前需要對其進(jìn)行處理。所以，四層薄膜和鋁箔的處理需要四到五道工序。如果加上后面的固化和分切，鋁塑膜制作至少要七到八道工序才能完成。
之所以造成目前這種工序繁冗的局面，李成利指出，主要是因為鋁塑膜國產(chǎn)化之后，實際上仍都是基于傳統(tǒng)的設(shè)備、傳統(tǒng)的工藝，以及周圍相近產(chǎn)品的思路設(shè)計的。因此，雖然目前的工藝能滿足現(xiàn)有客戶大部分產(chǎn)品的需求，但是穩(wěn)定性需要提高。這是目前鋁塑膜工藝的一個現(xiàn)狀。
“在配料段，大部分仍采用半自動化為主的方式，而在涂布段，為了實現(xiàn)鋁箔的脫脂、鈍化過程，大部分采用水洗鈍化工藝”。李成利介紹，從結(jié)構(gòu)來講，四層薄膜都是通過膠黏劑一層一層涂布疊加復(fù)合，這種工藝的優(yōu)點是可依托現(xiàn)有的設(shè)備、現(xiàn)有的工藝，打樣周期相對短，便于工藝摸索。但缺點比較明顯，因為四層薄膜需要多層疊構(gòu)，整個工序反復(fù)，加工成本高，勞動強度比較大。
02
應(yīng)用擴展對性能要求提高
鋁塑膜是鋰電池中最后一個仍未大規(guī)模國產(chǎn)化的關(guān)鍵材料。李成利表示，首先從材料的開發(fā)端來看，國產(chǎn)鋁塑膜力爭提升材料的各項指標(biāo)，使其能夠等同或者超越進(jìn)口材料，以使得產(chǎn)品具有生命力和競爭力，所以整個開發(fā)周期也比較長。
從材料的應(yīng)用端來看，因為鋁塑膜的國產(chǎn)化時間比較短，所以數(shù)據(jù)累積并不充分，“實質(zhì)性進(jìn)展的速度，并沒有因為國內(nèi)的短缺而加速”。李成利指出，在保證性能情況下，價格雖然相對于進(jìn)口材料大幅度下降，但是也不及終端的預(yù)期，所以這也制約了鋁塑膜國產(chǎn)化進(jìn)程。
雖然如此，整體而言國產(chǎn)鋁塑膜的成績還是令人欣喜的。“歷經(jīng)幾年的努力，國產(chǎn)化鋁塑膜出現(xiàn)了大的轉(zhuǎn)變。從咱們的移動電源、儲能，到現(xiàn)在的乘用車等方面都取得了不錯的進(jìn)展。”李成利說道，同時應(yīng)用面的拓展對鋁塑膜的性能，也提出了各方面的改進(jìn)需求，主要是：性能穩(wěn)定、質(zhì)量高、滿足定制化的需求、滿足加工性的需求。
李成利表示，從技術(shù)上講，鋁塑膜品質(zhì)的穩(wěn)定性，源自于材料端和過程端兩方面。選擇合適的材料是保障鋁塑膜性能穩(wěn)定的基礎(chǔ)。而穩(wěn)定的材料，同樣需要穩(wěn)定的制造工藝，穩(wěn)定的過程和穩(wěn)定的自動化設(shè)備。所以要實現(xiàn)穩(wěn)定，制造過程的簡單化和設(shè)備的集成化，成為了必不可少的條件。
據(jù)悉，鋁塑膜是在1999年由日本昭和電工和索尼共同研發(fā)的材料，現(xiàn)有的材料結(jié)構(gòu)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)大多都沿用了初期的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。李成利指出，隨著電池應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，包括電池本身安全性設(shè)計等需求，使得原有的技術(shù)指標(biāo)需要做進(jìn)一步的提升。另外在加工制造方面，也需要改進(jìn)。
03
集成化工藝的優(yōu)勢明顯
集成化制造是鋁塑膜產(chǎn)業(yè)化趨勢。為了實現(xiàn)連續(xù)化的生產(chǎn)，滿足配料的過程，未來手動操作或者半自動化的方式，逐步將會被全自動的在線配料、自動供料或者是在線監(jiān)測的方式取代。李成利指出，這既能滿足規(guī)模化生產(chǎn)的需求和配料穩(wěn)定性的需求，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性方面也將會起到很好的保障性作用。
當(dāng)然，這類設(shè)備的缺點也比較明顯，那就是自動化設(shè)備的投資成本增加，小批量生產(chǎn)時，物料切換不方便。
“整個鋁塑膜制作工藝的核心是涂布段，鋁塑膜整個集成化的程度就決定了產(chǎn)品的品質(zhì)。”李成利指出，通過工藝集成化后，減少了物料周轉(zhuǎn)的次數(shù)，工藝縮短，重復(fù)性加強，能耗減少，勞動強度降低。設(shè)備的占地面積也少，效率提高。缺點就是，設(shè)備的自動化程度要求很高，單機的投入成本也比較高。
此外，明冠設(shè)計了另一套工藝思路，從物料直接向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變。全面完成了雙面涂布和四層薄膜的疊加工藝。通過全過程的優(yōu)化，實現(xiàn)了物料和產(chǎn)品的直接轉(zhuǎn)換，中間沒有物料的周轉(zhuǎn)，減少了場地和設(shè)備投資，降低了整體運營成本。
“鑒于目前鋁塑膜的工藝特點，及電池對鋁塑膜的穩(wěn)定性及可靠性需求，高度集成將成為未來鋁塑膜工藝的發(fā)展方向，通過高度集成后的材料在一致性方面更具有可靠性，電池規(guī)模化生產(chǎn)的穩(wěn)定性也定將從中受益”李成利總結(jié)。
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