鋰離子電池已經被廣泛應用于便攜式電子設備、新能源汽車和儲能電站等領域，除了重要的四大主材，集流體是鋰電池重要的組成部分，占總重量的10%～13%，其厚度重量、表面性能都會影響鋰電池的性能。其中，鋁箔作為正極集流體，隨著動力電池出貨量持續增長和產能的大規模擴充，市場需求量保持著大幅增長的趨勢；另一方面，進入2022年以來，國內鈉離子電池產業化進程明顯提速，由于鈉離子電池正負極都使用鋁箔作為集流體，用量較鋰電池增長一倍，這意味著鈉離子電池大規模商業化將為鋁箔市場需求進一步增長提供增長動力。

而今年以來，各大鋰電池企業及箔材企業紛紛展開動作，進行高端復合鋁箔，也即涂碳鋁箔的大規模擴產。例如萬順新材以新成立控股公司江蘇宇鏘為項目實施主體投資建設年產5萬噸新能源涂碳鋁箔項目，項目預計總投資5.2億元；萊爾科技與子公司佛山大為、神火集團下屬公司神隆寶鼎共同出資成立項目公司投資建設年產6萬噸涂碳箔項目，項目預計投資金額約6億元；鼎勝新材全資子公司五星鋁業與蜂巢能源簽訂合作協議，蜂巢能源向五星鋁業采購鋰電池鋁箔及鋰電池涂碳鋁箔，預計總采購量合計為8.08萬噸等等。

一、涂碳鋁箔的優勢

鋁箔在充放電過程中其表面的鈍化層可避免電解液的腐蝕，經常作為正極集流體與 LiCoO₂、錳酸鋰、三元材料及 LiFePO₄等相匹配，但常規鋁箔通常具有以下幾點局限性：

（1）鋁箔具有一定的剛性，在極片中與正極材料接觸的面積有限，影響正極片的內阻；

（2）鋁箔與粘結劑、活性物質的粘結強度有限，在循環充放電中因電極體積不斷變化導致顆粒物質間的結合疏松、易掉粉，使電池容量和循環壽命快速衰減；

（3）電解液的氧化分解產物在鋁箔表面發生電化學反應，導致和加速鋁箔的腐蝕。

因此高端電池，尤其是動力電池領域的應用趨勢是需要對鋁箔進行改性，鋁箔的改性方法主要有以下幾點：

（1）表面處理（化學刻蝕、電化學刻蝕、直流陽極氧化、電暈處理）；

（2）導電涂層（表面涂碳、石墨烯涂層、碳納米管涂層、復合涂層）；

（3）3D多孔結構（泡沫結構、納米帶結構、納米錐機構、纖維編織機構）；

（4）復合改性處理。

其中，表面涂碳是鋁箔的常用改性方法。

涂碳鋁箔是在鋁箔表面添加碳涂覆層后用于鋰離子電池正極集流體的材料，涂層中的碳材料主要包括炭黑、石墨片和石墨烯等。碳材料粉體與一定成膜劑、溶劑和助劑調配成漿料后，涂布在鋁箔表面，干燥后形成一層致密的碳涂覆層。

涂碳鋁箔

相較于空白鋁箔，涂炭鋁箔提高了正極片的導電性，能夠降低電池內阻。例如磷酸鐵鋰本身的導電性較差，與光鋁箔之間缺少一個傳輸電子的橋梁，在鋁箔表面進行涂碳處理后，涂碳層可以起到一種橋梁的作用，將正極活性物質與鋁箔緊緊地粘結起來，顆粒間相互嵌入，從而提高了正極片的導電性，最終降低了電池內阻。此外，涂碳層可以使鋁箔表面均勻凹凸，增加了電解液中活性物質與正極集流體之間的接觸面積，從而在大電流快速充放電時，更快的傳遞電子，收集電流，能夠提高電池倍率充放電性能，有助于鋰電池提高使用效率、適應大倍率快充。

涂碳鋁箔用于鋰電池正極示意圖

其優勢在于：

（1）降低集流體界面阻抗，降低極化，提升循環壽命和倍率性能；

（2）提升活性物質與集流體粘附力，減少粘結劑用量，降低制片成本；

（3）防止集流體被腐蝕、氧化，延長電池使用壽命。

總結而言，涂碳鋁箔具有提高電池能量密度、抑制電池極化、降低電池內阻、增加電池循環壽命，目前主要用于磷酸鐵鋰電池中。近年來，隨著電池能量密度要求提升，涂碳鋁箔市場需求不斷釋放，目前近九成動力鋰電池均已使用涂碳鋁箔。

二、導電涂料的發展

涂碳鋁箔的核心壁壘在于導電涂層配方，即廠商需要生產出性能穩定、耐電壓、耐電解液/氫氟酸腐蝕，電導性強的功能涂層，并將其均勻涂覆在鋁箔表面。

導電涂料分為本征型導電涂料和填充型導電涂料，本征型導電涂料是利用本身能導電的高分子材料，目前存在加工困難、共軛結構易遭到破壞和制造成本高等缺點，難以大規模應用；填充型導電涂料是導電填料（如金屬填料、碳材料）與成膜劑、溶劑和助劑等共混的涂料，目前產業化的主要為碳系涂料。

碳系導電涂料中，采用石墨與炭黑復合，具有較好的加工性能和導電性能；石墨烯常常被加入涂層中以提高導電能力，增加耐劃傷性和柔韌性。另外，作為填料，通常片狀填料導電性要好于球狀填料，而具有較大長徑比的碳納米管具有最優的導電性能。

不同涂碳鋁箔表面顯微狀態

通常導電碳漿由碳材料、成膜物、溶劑和助劑組成，成膜劑是丙烯酸、聚氨酯、環氧樹脂、聚酯和醇酸樹脂等常見黏結劑，為增加成膜性能，成膜劑往往與相應的交聯劑配合使用；溶劑是樹脂的真溶劑，對碳材料具有一定潤濕性。而為了滿足綠色、安全的市場需求，水性導電漿料成為熱點研究趨勢。

三、涂碳鋁箔的市場現狀

在全球市場上，涂碳鋁箔消費市場主要集中在北美、歐洲、中國以及日本等工業發展體系較完整的國家地區，其中中國、日本涂碳鋁箔生產規模位居全球前列。近年來，隨著東南亞地區經濟發展，以及全球產業向東轉移，馬來西亞、印尼、泰國等東南亞國家涂碳鋁箔市場需求增速加快，未來市場發展潛力較大。

全球涂碳鋁箔市場集中度較高，目前涂碳鋁箔生產企業主要分布在日本、中國等亞太地區，其中昭和電工、日本黑鉛、東洋鋁業、深圳宇鏘、鼎盛新材五家企業合計約占全球市場的六成。從產業化進展來看，中創新航、國軒高科、億緯鋰能、遠景動力等電池廠均有相關專利布局，部分電池廠進行涂碳鋁箔的自行加工。此外，寧德時代、比亞迪、南都電源、鵬輝能源、中天科技等也具有從第三方企業采購相關產品。

涂碳鋁箔加工成本較高，是普通鋰電鋁箔的2-3倍。近年來，伴隨下游鋰電池密度提升，市場對涂碳鋁箔的成本、質量、性能、規格等提出了更高的要求，在相關企業積極改進下，涂碳鋁箔規格種類逐漸增加，功能愈加豐富。從長遠來看，涂碳鋁箔行業將持續向多樣化、高性能、功能化、環保化方向升級，其加工工藝有待進一步優化，同時市場需求升級，也將帶動涂碳鋁箔向高性能、功能化方向發展。

參考來源：

1.鋰離子電池集流體的研究進展，孫仲振（云南化工）；

2.用于涂碳鋁箔的水性碳系涂料的研究進展，陳政倫、張江偉、陳成（合肥國軒高科動力能源有限公司）；

3.電池鋁箔市場發展趨勢，曾宏凱（有色金屬加工）；

4.厚積薄發，電池鋁箔龍頭借勢騰飛——鼎勝新材首次覆蓋報告。

粉體圈小吉

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