【CBIS2020】明冠新材料方艳：铝塑膜干热复合工艺的应用及优势

2020年10月16日-17日，“第五届动力电池应用国际峰会（CBIS2020）暨首届中国新能源新材料（宁德）峰会”盛大开幕，在主题论坛2上，明冠新材料股份有限公司产品经理方艳发表了题为“铝塑膜干热复合工艺的应用及优势”的演讲。

以下内容为现场演讲实录：

大家下午好！我是明冠新材料股份有限公司的方艳。

给大家在介绍公司产品之前，先介绍一下我们公司。明冠是国家高新技术企业，他的主要三大产业在于光伏产业、锂电产业和光水膜（音）产业。明冠是特别注重研发的公司，我们明冠在光伏产业、锂电产业，规模不是最大的，但是我们研发实力是最强的。这是我们的客户和得到同行的认可，明冠在2015年成立了江西省光伏材料中心，公司有100多项专利。我们光伏产品在户外10余年，都是零客诉。这是我们公司的专利，关于锂电这一块，公司早在2010年得到铝塑膜的专利。我们专利技术主要是6大项核心技术，第一个是制膜技术，应用在背板、角膜、锂电。还有胶黏剂的开发，主要用在背板、铝塑膜。还有材料界面处理技术、精密涂布技术、材料分散基础。

我们有四大产品，第一个光伏背板，第二个是POE胶膜，第三个是电器防护膜，铝塑膜是其中一个产业，主要用在动力锂电池、数码产品和储能设备。基于光伏的研究的基础，因为我们2007年开始做光伏背板，做了十几年，光伏产品的要求是户外有25-30年的使用寿命，对性能要求特别严苛。锂电这一块相对来说温和一些，性能要求5-8年的寿命，电子产品可能只有2年的寿命周期。所以从这样来看，锂电的要求比光伏产品的要求要低一些。

这是明冠的一些客户群，光伏所有的大客户，比如说隆基、晶澳、韩华等等都是我们的客户。海外，新加坡的REC、韩国的LG、美国Sunpower等等都是我们的客户。终端有国电投、华电、华能等等。明冠产品用了十几年，在安全这一块是零事故。

在介绍明冠铝塑膜发展历史之前，我们先了解一下背板，因为明冠从背板开始做起，背板和铝塑膜有什么渊源。背板中间是肉眼可见的背板，这是用在地形地面电站和水面电站。背板放在显微镜下有以下几个结构，选了其中一款，中间这款是中间加了铝膜的背板，主要用在海边的水面电站和盐物电站，铝塑膜惊人的相似，每一层材料，耐腐蚀等等这些都是基本性能。光伏背板研究完了以后，我们再看铝塑膜的时候，发现铝塑膜就是光伏的一个缩减版，因为铝塑膜所有性能几乎都能在光伏背板里面找到。所以，明冠的铝塑膜不是一个空降兵，不是半路出家开始做的，我们明冠是从做背板以后发现铝塑膜这个产品市场，我们才开始做铝塑膜。

这是光伏背板户外面临的一个非常严苛的环境条件，比如说极端温度多高，最高温度有140度，现在大组件有170、180，这些背板可以安全应用，说明我们铝塑膜也是没有问题。同年，在2013年，这个背板获得江西省重点新产品，铝塑膜也获得江西省重点新产品以及科技成果奖。这是产品的认证证书，全球所有区域我们产品都能满足。

下面，介绍一下铝塑膜。铝塑膜成立于2010年，2016年才开始量产，这5到6年的时间并没有去推这个东西，我们在做研发，一直做到安全的性能。因为做铝塑膜的终极目标用在动力电池，动力电池在汽车这一块，我们觉得安全性和可靠性是最重要的。所以，安全性和可靠性这块我们花了5、6年的时间不断的去验证它。这是为什么2016年才开始量产，目前我们的产能是3000万平米，预计明年产生是4000万平米。

铝塑膜有什么优势，铝塑膜称为软包，能量密度高，质量轻，定制性强，安全性比较好，不会发生爆炸事故。动力汽车方面，目前采用软包的公司有LG、奥迪、奔驰、别克，包括领克的部分车型。最右边最外层就是铝塑膜，我们就是做这个产品。铝塑膜肉眼看上去是这样，显微镜下结构还是比较多，从膜层看有4层，从胶黏剂加起来大概7层左右。明冠的铝塑膜分为三种，一种是动力电池用的储能类的，还有一个中型的无人机、数码，还有轻型的用在5G智能穿戴上面，比如说手环、蓝牙耳机、心脏起搏器等等这些。

简单介绍一下铝塑膜的生产工艺。目前，铝塑膜的生产工艺大概有两种，一种是干法，优点是冲深性能比较好，缺点是耐电解液性能偏弱。还有一种是热法，耐电解液、耐抗水解性能比较好，但是冲深性能不怎么好。明冠做了一些方法改进，我们复合工艺结合了干法和热法的优势，去拓展了一下铝塑膜的性能，目前性能已经达到国外同行的水平，这是明冠铝塑膜的一些检测设备和生产空间情况。

最后介绍一下铝塑膜的特点，这是铝塑膜的性能参数表，如果熟悉光伏的朋友就会发现，性能表里面的性能参数不到光伏的一半。铝塑膜有什么性能要求，其实总结了一下主要有三大类：第一个是冲壳，第二个耐腐蚀性，第三个绝缘性。我是一个技术出身的人，稍微讲一下冲壳性，上面是没有冲壳前的截面，下面是冲壳完成的情况。这么一个工序有两代冲壳方式，第一个没有补偿型，第二代有补偿型，目前采用第二代补偿会加深冲壳的深度，或者产品冲壳更有利一些。冲壳有哪些影响因素，这个我的客户比较关注，一个是铝塑膜的原材料，有尼龙、尼龙胶、铝箔、CPP等等，这个选择是在上游厂家这边。第二个铝塑膜的生产工艺，有两大难点控制，第一个是摩擦系数，第二个温度控制，这个会稍微重点讲一下。第三个冲壳方式，有冲壳的速度，包括模具等等，这是电池厂家比较关注的，因为这个工序在他们家完成。

先介绍一下我们能把控的环节，在于摩擦系数。如果过高会出现冲壳破损的现象。如果过低，会出现掉粉的现象，这是客户比较困惑的问题。温度控制这一块，是跟生产工艺有关，一个是低温，一个是高温。干法低温冲壳性好，高温MPP在260多度，突然冷却到室温，材料内部残留应力比较高，也会引起铝箔的脆化。因此，冲壳性能对热法工艺是极大的挑战。

这是我们做得一些研究，下面引出了实验的一些参数。在控制比较好的情况下，左边摩擦系数控制比较低、比较好，冲壳的成功率比较高。如果说摩擦系数控制过低，就会有润滑剂的析出。掌控了这些以后，我们对于自己的产品冲壳性能有了一个大概的认知。到客户端这边，冲壳性能会有哪些关系。第一冲壳的速度越快，破损率就越高，就像拉面一样，拉太快容易断。第二个模具的长宽尺寸等等都会影响到冲壳的成功率。还有R角，R角圆润度对铝塑膜的要求比较高。第四个是面积，面积这块尤其是对于智能产品，就是穿戴设备，因为它特别的小，越小你的面积对于冲壳的影响就越大。

当我们了解这一切以后，我们做一些产品，505564这个产品厚度保留率还在63%，远远高于标准60%。这是跟日本的同行产品相比，我们做了100个样品，冲壳率成功率是100%，厚度残留率是45%，跟同行基本一样。现在日本的同行可能是昭和、DNP的时候，最早认识的他们是我们的背板同行，所以大家在背板跟铝塑膜之间是有很大的相通性。铝塑膜还有一个很重要的性能是耐电解液性能，这个看起来比较简单，实际上是一个非常多的影响因素。在这里不详细介绍，如果下次有机会可以做一个专题跟大家共同讨论一下。目前，我们做过最长的产品是2个月，过滤率大于10。这是跟国内两家同行、国外两家同行做了4周的耐电解液测试，这是远高于同行的水平，这是明冠铝塑膜的亮点。

对铝塑膜来说，绝缘性至关重要，铝塑膜目前有两种外表产品，第一个是PA结构，第二个是PET结构。我把这个分子链挂出来，这边有一个酰胺键，跟水会形成氢键。从尼龙12到11到610到6，随着酰胺键的密度含量不断的增加，吸水性能不断增强。因此，后面做绝缘测试，外层是尼龙和PET，绝缘电阻几乎不在一个等级上面。所以我们建议在汽车动力电池上面，包括储能这一块，我们会用外层是PET型的铝塑膜，这样对于绝缘安全性能是十分有效的。

最后，给大家看一下符合欧盟标准的ROHS检测的证书报告。谢谢大家！

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅，仅作为参考资料，请勿转载！）