【行业】铜箔专题-21年锂电铜箔供需展望(23页)

铜箔在锂电池结构中充当负极活性材料的载体和负极集流体。典型锂离子电池结构主要包括正极、负极、电解液和隔膜四部分。锂电池充电时,加在电池两极的电势迫使正极的嵌锂化合物释放出锂离子,通过隔膜后嵌入片层结构的石墨负极中; 放电时锂离子则从片层结构的石墨中析出,重新和正极的嵌锂化合物结合,锂离子实现移动,产生电流。铜箔由于具有良好的导电性、柔韧性和适中的电位,耐卷绕和辗压,制造技术成熟,且价格相对低廉,在此过程中便充当石墨等负极活性材料载体,同时作为负极集流体,将电池活性物质产生的电流汇集起来,以产生更大的输出电流。

锂电铜箔质量和成本分别约占典型锂电池总质量和总成本的 13%和 8%左右,是锂电池中的关键材料之一。根据 Qiang Dai, Jarod C. Kelly 等人在《Life Cycle Analysis of Lithium-ion Batteries forAutomotive Applications》一文中对典型 NCM111 锂电池的组件质量拆分,铜箔在典型锂电池中的质量占比达 13%,质量占比仅次于正负极材料和电解液;而根据中国有色金属加工工业协会(CNFA)官网于 2019 年 12 月发表的《高端市场需求迫切 锂电铜箔超薄化进程加速》以及 YanoResearch 数据,铜箔是锂电池负极关键材料,其成本约占锂电池总成本的 8%左右,其成本占比仅次于锂电池正负极材料和隔膜。

相较 8 微米锂电铜箔,采用 6 微米和 4.5 微米锂电铜箔可提升锂电池 5%、9%的能量密度。根据锂电池能量密度计算公式:质量能量密度=电池容量/电池质量,即可通过电池容量恒定时减少电池质量,或保持电池质量不变而提升电池容量两种方式来提升能量密度。我们使用《电动汽车观察家》2019 年 6 月根据整车出厂合格证数计算整理出新能源汽车动力电池单体能量密度 TOP20 的平均能量密度为 228.8Wh/kg,若把目前新能源汽车电池普遍使用的 8μm 铜箔换成 6μm 或 4.5μm 铜箔,结合上文中 8um 锂电铜箔消耗量 0.83kg/kwh,则可得到单位能量所需铜箔分别减少为 0.62kg/kwh(6μm 铜箔)、0.47 kg/kwh(4.5μm 铜箔),进一步计算可以得到铜箔使用量减少后的新能量密度分别为:240.2Wh/kg(6μm 铜箔),249.6Wh/kg(4.5μm 铜箔),较之使用 8μm 铜箔的锂电池,铜箔轻薄化使电池能量密度分别显著提升 5%(6μm 铜箔)和 9.1%(4.5μm 铜箔)。

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