复合负极集流体投资渐热 技术路线选择引争议

来源：电池百人会-电池网  梁小婧

复合集流体是当前动力电池行业中炙手可热的细分材料之一，围绕其技术路线选择、基础材料选择、产品应用等问题的讨论络绎不绝。尤其是基材选择方面，PET还是PP，其选择也极大影响到成品的技术路线及应用选择。

从市场各方面传出的信息来看，自2021年开始，市场上高度推广“PET铜箔”概念，因其产品潜在优势多、市场空间巨大，引得多家上市、非上市公司快速投入其中。其中，部分锂电头部公司早在数年前就以“复合集流体”概念联合材料厂商进行大量的技术开发与应用开发。而由头部企业的一些调研中发现基材并非PET一种选择，而是有PP、PI多种路线在持续推进。

同时，也有观点认为，PET无法满足动力电池中长循环寿命的要求，在真正上车的应用中将被技术性淘汰。

近日，电池网从相关复合集流体生产商及下游电池厂商方面获悉，首先，单看PET、PP、PI三种材料基于复合集流体工艺，即真空镀膜结合水电镀膜的适应度而言，显然以材料的耐高温性能及物理强度来看PI处于最高一档，熔点温度达360℃以上。但基于PI超薄膜目前及可预计的数年内成本仍然居于高位，显然目前无法作为复合集流体的量产直接选择。

PET的耐温性与物理性能居于第二档，其熔点温度达260℃以上，对需要高温及高电流密集参与的工艺来说，虽有挑战但仍然具有较大可行性，尤其PET属于极性材料的特质也导致其更易与金属物质产生化学键联，即容易得到较强的镀层结合力。

而PP薄膜的耐温性与物理强度处于最弱档，熔点为160℃左右，加工难度高，且其非极性材料的特质也导致在其表面形成高附着力镀层的技术难度非常之大。

但有复合集流体生产商同时指出，从化学稳定性的角度来看，则又呈现出相反的特征。

PET，即聚对苯二甲酸乙二醇酯，虽然如前述物理性能更强，更易作为镀膜加工的基材，但其容易在乙二醇、水、甲醇、氨中发生降解，甲醇解用于回收 PET 摄影底片已工业化多年，且仍在使用；而且在锂电池负极端存在催化PET降解的醇基锂（SEI膜的成分），可显著促进PET的降解；另一方面，即便PET的降解不完全，哪怕接触到铜膜的PET表面发生一点点降解，也会造成PET铜箔的根本性破坏。

PP，即聚丙烯，是聚烯烃的一种，分子链中只存在碳碳键，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定，而且也极难发生断链降解，化学稳定性极强。因而虽然PP薄膜作为镀膜基材而言加工难度高，工艺窗口小，但如果工艺实现了突破与固化后，作为锂电池负极的集流体而言却是一项可靠度极高的材料选择。而从PP材料在锂电隔膜行业的多年成熟应用来看，也印证了此点。

复合集流体的镀膜工艺存在微观缺陷这点是无法避免的，也就无法阻挡催化剂的进入到其内层的PET薄膜处。尤其是铜集流体在涂布、辊压乃至循环过程中都涉及到拉伸，会进一步放大缺陷；退一万步讲哪怕是芯片级的镀膜无任何宏观缺陷产生，也会存在柱状晶等晶界，催化剂仍会透过铜膜进入到基材，催化PET降解，也就是复合集流体的基材破坏，从而导致使用PET的复合集流体作为负极的锂电池高温循环跳水，或者，会否有更严重情况发生。

此外，国外有学者文章中论述了在电芯中的PET膜在循环500次后，发生了肉眼可见的降解。

当然，以上论述的是PET在锂电中负极应用的情况，在正极端，由于缺少催化PET降解的醇基锂，前述的降解反应就不会产生。这就说明，PET作为正极集流体的上车应用是成立的，没有出现过反向论调。

综合来看，复合集流体在电池负极（铜箔侧）的研究与应用正方兴未艾，但技术路线的选择仍需谨慎，PET薄膜在高循环寿命要求的锂电池负极环境中的长期使用，比如在动力电池、储能电池中应用，可能还需要采取更加审慎的态度。