复合铜箔现有技术问题分析

随着近年来新能源汽车行业高速发展，动力锂电池方面的强劲需求带动了铜箔行业的高速发展，电解铜箔作为锂电池负极集流体得到广泛应用。来自锂电池下游企业的产品质量要求，反向促进了铜箔行业的技术发展，大量资金和人才进入了该领域。

铜箔行业具有投资密度高、与新能源产业结合紧密的特点，在投资方面受到地方政府和资本市场的青睐。近年来铜箔企业大量涌现，产能节节拔高，导致市场供需格局急剧变化。然而随着锂电行业全面收紧，锂电铜箔价格逐步走低，铜箔生产企业利润日益减少。

在此背景下，许多铜箔企业倾向于打造有别于传统铜箔的新产品，以避免与同行业者之间的同质化竞争。复合铜箔作为一种新型铜箔，在此背景下进入了业界人士的视野。 

典型的复合铜箔为三明治结构，中间层是用来替代金属铜的其他材料，在该材料的两侧各镀上较薄的铜层，使其表面具有金属铜的特性。

目前最为常用的复合铜箔中间层材料为聚合物薄膜， 材质方面以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为主。

这类聚合物材料 相比金属铜有明显的价格优势，作为负极集流体还会在一定程度上赋予锂电池轻量化的特性。复合铜箔成本低和轻量化的特征，正好符合下游锂电池产业节缩生产成本和提升电池质量能量密度方面的新形势，同时又迎合了资本市场推陈出新的需求。

基于以上原因，复合铜箔项目在极短时间内获得大量融资，近两年已在国内形成规模化效应。 

尽管如此，复合铜箔产业目前的发展形势尚不明朗。在复合铜箔的原材料选择、生产工艺和应用端表现等多个层面，业界存在多种截然不同甚至对立的观点，这是复合铜箔作为新生事物发展到一定阶段后会遇到的必然现象，多种思维的碰撞有利于促进复合铜箔产业的良性发展。

同时，过度的争论会有导致相关产业错失发展良机的风险，同时也会令多数从业者感到迷惘。如何正确认识复合铜箔产业的发展态势，从中找出正确的发展道路，现已成为相关从业者的刚性需求。

基于以上原因，本文采用层层剖析的方式叙述复合铜箔的发展历程、现有技术的特点和当下锂电池产业发展的需要，从技术角度对目前复合铜箔产 业中存在的问题进行分析，并预测复合铜箔产业未来发展趋势。 

01

复合铜箔优势 

复合铜箔能够在业界取得巨大的影响力，与其本身具有的优势是分不开的。总结起来，复合铜箔的优势主要体现在以下几个方面：

（1）资源依赖性小。

众所周知，铜是一种非常关键的基础战略资源，在国民经济和国防等多个领域有着非常重要的应用。同时，铜在全球范围内分布非常不均衡。以南美国家智利为例，虽然其国土面积仅占地球陆地面积的0.5%，但铜矿储量为全球总资源储量的22.8%。而我国作为世界陆地面积第三大国，铜矿储量仅占全球的3.0%。复合铜箔以聚合物等材料替换部分金属铜，客观上起到了降低对铜资源依赖的作用，在国际形势纷乱复杂的当下，有利于缓解国家在铜资源需求方面的压力。

（2）材料成本低。

近年来，铜作为大宗商品，其价格始终维持在高位，且随市场行情波幅较大，对以其为原材料的下游产品价格造成较大影响。采用价格更具优势的聚合物材料部分替代金属铜，可以显著提升复合铜箔的材料成本优势。尤其在锂电池企业普遍具有较大降本压力的形势下，复合铜箔相比传统纯金属铜箔具有更大的价格诱惑力。 

（3）轻量化特性。

有机聚合物的密度通常远低于金属铜，以有机聚合物为中间支撑层材料的 复合铜箔比传统纯金属铜箔更加轻便，将其作为负极集流体应用到锂离子电池中后，可提升锂电池质量能量密度，赋予其轻量化特性。这种轻型电池尤其适合应用在一些对电池重量要求较为苛刻的设备上。 

（4）强大的功能化潜力。

有机聚合物作为复合铜箔中间支撑层，其本身具有较强的功能化潜力。比如在聚合物中添加以氢氧化镁、氢氧化铝 为代表的阻燃剂，可赋予复合铜箔阻燃特性。将 这类具有阻燃特性的复合铜箔应用到锂电池中后，一旦锂电池发生火灾，复合铜箔中含有的阻燃剂成分会迅速转变为致密的陶瓷膜，覆盖在燃烧物表面，起到隔绝氧气、抑制燃烧的效果。在锂电池火灾频发的当下，复合铜箔在阻燃方面的潜力对电池厂商和用户同样具有较强的吸引力。 

（5）提升电池耐穿刺性能。

实验研究发现，采用聚合物薄膜复合箔为集流体组装的锂离子电池表现出很强的耐穿刺性能。这是因为聚合物薄膜相比金属有更好的形变能力，在电池遭遇穿刺时，绝缘的聚合物薄膜会对金属断口实现有效包裹，从而起到避免短路的作用。

02

存在的技术问题 

虽然复合铜箔在成本、安全性、功能化和轻量化等多个方面相比传统纯金属铜箔具有明显优势，但作为一种新生事物，其现有的制备技术尚处于不完善的初级阶段，存在很多亟待解决的技术问题。正视这些存在的问题，从原材料选择、工艺流程和产品应用等各个角度进行分析并总结原因，是 提出突破现有技术瓶颈的解决方案的前提。 

2.1

中间支撑层材料

事实上，多数新材料处于基础研究阶段时， 材料本身的经济性并非首要考量，复合铜箔亦是如此。随着近年来可穿戴设备的兴起，柔性锂电池制造成为新的热点。人们倾向于选择较为柔韧的材料作为中间支撑层来制备复合铜箔，意在解决锂电池负极集流体柔性化的问题。

起初材料选择方面并不局限于有机聚合物薄膜，还包括以棉布为代表的其他轻质柔韧材料。棉布复合铜箔作为一种构想，在起初发明时在思想上有其独特性 和新颖性，可是与实际应用仍有较长距离。

基于棉布本身的特性，在其表面覆铜的方法通常是化学镀。在化学镀铜过程中，为了保证还原剂的活性， 通常需要在碱性条件下进行。棉布主要成分是植物纤维，在碱性条件下不可避免会发生降解，经过化学镀铜后，其力学性能会大幅度降低，所以其积极意义仅体现在基础研究方面。

在将复合铜箔纳入产业视野后，人们更多地倾向于选择聚合物薄膜作为中间支撑层材料，较为典型的材料有聚酰亚胺（PI）和PET。

PI薄膜具有良好的机械性能，耐热温度可达120℃， 热解后不会产生有害物质。PI薄膜经表面处理后，可表现出很强的亲水性，在含水湿制程中可与槽液充分接触，经研究发现其表面镀铜层结合力很强。

PI薄膜的缺点是其价格过高，若选择其作为中间支撑层材料，在原材料成本方面与现有纯铜 箔相比并无优势。相对而言，PET薄膜的成本优势更为明显，近两年价格在8000元/吨上下波动。

在相同表面处理工艺前提下，PET薄膜表面镀铜层的结合力相比PI薄膜明显下降，但与同价位区间的聚丙烯（PP）薄膜相比仍有明显优势，因此成为目前多数复合铜箔制造企业的 首选。