电解铜箔用阴极辊和生箔机大直径已成趋势

苗 东，冯 庆

（西安泰金新能科技股份有限公司）

目前，在国家大力倡导节能减排的大环境下，围绕“碳中和、碳达峰”战略目标，高端装备工艺技术的迭代以及生产效率的提高将成必然的趋势，同时这也将成为装备企业未来发展的方向。

1 提高生产效率、降低铜箔成本是近期电解铜箔行业亟待突破的瓶颈

据悉，目前特斯拉的4680电池、宁德时代的麒麟电池、比亚迪的刀片电池等已基本定型，短期内规格尺寸不会变化；再有，目前效率最高、保有量最大的涂布设备的幅宽普遍在1 000 mm左右。因此，一些上游铜箔厂家将生箔机和阴极辊幅宽分别向1 000 mm和2 000 mm周围分化；在电解铜箔设备直径方面，近两年几乎所有新建铜箔项目都摈弃了2 000 mm直径的生箔机和阴极辊，这致使2 700 mm直径的电解铜箔设备成为当前的主流。并且，个别厂家已经开始尝试制造3 000 mm甚至更大规格的电解铜箔设备，以谋求更高的成品率和更高效的生产效率，从而降低生产成本。

值得注意的是，一些新技术和新产品的出现也迫使传统铜箔行业不断的前进，从而避免或延缓被时代淘汰的命运。这其中以PET铜箔最具代表性，PET铜箔作为动力电池领域强有力的“后来者”，自出现之后，相关的工艺技术得到迅猛发展，并促使制约PET铜箔量产的最关键的成本因素正逐渐消失。当前，PET铜箔的单位面积成本已十分接近传统铜箔，PET铜箔已隐约出现替代传统铜箔的趋势。因此，降低传统动力电池用铜箔的生产成本已迫在眉睫。

随着动力电池用箔材越做越薄，在保证产品质量和成品率的前提下，大幅宽、大直径的电解铜箔设备成为了行业的主要需求，这对设备厂商的制造能力提出了新的挑战。同时，对添加剂的精细化管理、制液系统的稳定性、控制系统的智能化、设备的一致性、设备的能耗利用率等方面也提出了更高的要求。采用目前市场上主流的较为成熟的技术生产幅宽2 000 mm左右的铜箔，其成品率和生产效率均不太理想，且很难用于大批量的制造。因此，大直径电解生箔设备成为了最可能实现此目标的有效途径。据悉，3 000 mm生箔设备已经在部分国外铜箔厂长期应用，国内铜箔厂也已经开始了验证性应用。据不完全统计，相较于传统直径2 700 mm的生箔设备，3 000 mm的生箔机单台设备的生产效率提升15%以上，能耗降低超过5%，综合生产成本降低5%以上。

为解决上述难题，帮助铜箔企业进一步提高生产效率，降低铜箔生产成本，量产并应用超大直径阴极辊和生箔机已势在必行。同时，可以预料的是率先应用大直径阴极辊和生箔机的装备企业将优先享受行业技术跃迁带来的市场红利，成为引领铜箔设备行业技术发展的标杆企业。

2 大直径阴极辊与生箔机面临的技术挑战

图1 3 000 mm大直径阴极辊

作为业内率先量产直径3 000 mm阴极辊和生箔机的铜箔装备企业，泰金新能董事长冯庆表示，中国现在已经是全球最大的铜箔生产和消耗国，在动力电池大规模制造趋势下，高端装备技术工艺的迭代革新是必然的方向，同时这也将成为装备企业未来核心的增长极。

泰金新能能够率先量产直径3 000 mm阴极辊和生箔机，与其技术研发团队十几年的铜箔生产设备研发和生产的经验积累密不可分。泰金新能始终秉承“替代进口，填补空白，解决急需”的宗旨，致力于为新能源领域提供高端智能化电解成套绿色解决方案。始终坚持以原创性科研和产业发展为导向，努力攻克“卡脖子”的重点难题和关键技术。

早在2019年，泰金新能就已经为国外客户提供3000 mm直径的大型旋压成型阴极辊。在客户使用过程中，泰金新能不断优化产品的结构设计和提升阴极辊表面晶粒组织细化和均匀性，沉淀了大量关键的使用数据。利用这些数据，企业进一步优化了大型旋压阴极辊的加工工艺，并创新应用新型爆炸复合结构，有效保证了大直径阴极辊在极端大电流环境下的稳定性和铜箔生产的一致性。经过各方面的努力和改进，泰金新能在量产3 000 mm阴极辊方面已经走在世界前列，满足了动力电池用铜箔和标准铜箔对大电流、高效率的性能需求，填补了国内及行业的空白。

在生箔机方面，为匹配3 000 mm阴极辊的超大电流，西安泰金通过以下几点核心定位保障了超大尺寸生箔一体机的高效稳定：

（1）应用电流模拟计算，优化电解槽阳极板数量和电流密度，分区域排布背部导电铜排电流分布；降低电流损耗，提高电流利用率，并提升阳极使用寿命和保证阳极失效一致性；

（2）电解槽进液系统模拟液体流量和流速有限元分析，通过动态分析后，优化混合腔室、分流结构细化，进液导流结构等，增加液体混合度和减少局部液体紊流；

（3）应用伦茨先进张力控制系统和伺服电机控制系统，实现张力自适应、自调整，减少高速生产下铜箔表面张力波动；

（4）增加在线视觉检测系统和厚度均匀性检测系统，实时做到缺陷及时发现、及时标记、及时自动处理、及时记录等自动检测修复系统；

（5）配合AVG自动转运系统，在铜箔生产达到指定长度后，设备自动断箔、自动下卷、自动换卷、自动打标、自动转运。优化智能生产，智能制造。

图2 AGV自动转运系统车间

3 电解铜箔行业大直径已成趋势

“除了目前已经量产的3000 mm直径的生箔设备，我们还在积极研发3600 mm直径的阴极辊和生箔机。近日，我司首台最大直径3.6 m的阴极辊和生箔一体机成功下线，这标志着我国实现掌握了全球最大直径的阴极辊和生箔一体机成套核心技术，并自主可控，这是泰金公司在高端电解铜箔用成套装备的又一次突破，是全球首创，填补了行业空白。我们将继续为进一步提高生产效率和提升铜箔竞争力做更大的突破，助力传统铜箔在应用领域特别是新能源领域的持续创新。”泰金新能强调，这些创新举措也让铜箔的产线结构更加丰富，能更好的适应不同应用场景的生产，也为制液、生箔、检测、去应力、分切、包装的全自动化提供了更多的可能。

根据目前行业发展趋势来看，大直径铜箔生箔设备产品技术趋于成熟，产能扩张简单快捷，综合能效和产出比都有较大提高，高端大直径铜箔生箔设备必然是未来行业发展的方向。

基于此研判，泰金新能聚焦铜箔装备市场需求，前瞻性布局超大尺寸铜箔生产装备并成为国内首家量产超大直径的阴极辊和生箔机产品的企业，将助力国内头部铜箔企业提高自身竞争力。

据悉，高端智能化电解成套装备已占据泰金新能公司整体70%以上业绩，已是公司利润增长的核心支柱。同时，泰金新能还承担了“十四五”国家重点研发计划“高性能制造技术与重大装备”重点专项“高强极薄铜箔制造成套技术及关键装备”项目。泰金新能致力于为电化学领域提供高端智能化电解成套装备解决方案，是国内贵金属钛电极材料和电解铜箔成套装备的主要研发生产基地，是全球唯一具有极薄铜箔生产用电解铜箔成套装备全流程研发、生产制造的企业。

图3 “十四五”国家重点研发计划“高性能制造技术与重大装备”重点专项“高强极薄铜箔制造成套技术及关键装备”项目启动会

从市场角度看，泰金新能的客户列表已经覆盖了包括中一科技、嘉元科技、诺德股份等头部铜箔企业，以及方邦电子、金宝科技等特种铜箔领域企业。

泰金新能如今取得的成果与其持续不断的研发投入息息相关。此后，泰金新能将继续围绕国家“十四五”规划，充分发挥公司在电极材料、电解成套装备制造和密封连接领域的核心技术优势，在新能源、新材料、高端装备、绿色环保等战略新兴领域积极开展技术创新，解决行业“卡脖子”问题。同时，泰金公司将始终秉承“替代进口、填补空白、解决急需”的宗旨，为新能源、新材料、高端装备等行业做出应有的贡献。