Quá trình công nghiệp hóa các bộ thu dòng điện tổng hợp "an toàn và giảm chi phí" đang được đẩy nhanh trong bối cảnh giá đồng biến động

Trong vòng chỉ hai tháng, giá đồng quốc tế đã trải qua một cuộc hành trình lên xuống từ tăng mạnh đến giảm sâu, có thể tạo ra một "crisis" cho ngành công nghiệp pin lithium.

Vào tháng Ba năm nay, giá đồng toàn cầu tăng vọt, chủ yếu do các nhà buôn "điên cuồng" tích trữ để giảm thiểu tác động tiềm tàng của việc tăng thuế dự kiến. Ngoài ra, sự chênh lệch giá ngày càng rộng giữa Sàn Giao dịch Kim loại London và Sàn Giao dịch Hàng hóa New York đã kích thích hoạt động đầu cơ chéo thị trường, dẫn đến mất cân đối cung đồng và tăng giá đột biến.

Tháng Tư, Hoa Kỳ thông báo áp dụng những gì gọi là "thuế tương hỗ" nhưng bao gồm đồng trong danh sách miễn trừ, khiến nhu cầu tích trữ liên quan giảm mạnh và giá đồng liên tục giảm trong vài ngày. Tuy nhiên, kể từ ngày 9 tháng 4, giá đồng đã phục hồi đáng kể. Điều này nhấn mạnh sự mất cân đối cấu trúc trong chuỗi cung ứng đồng toàn cầu, độ nhạy cao với chính sách thương mại và tính linh hoạt không đủ.

Là một trong những kim loại công nghiệp quan trọng trên thế giới, sự biến động mạnh mẽ của giá đồng cũng có thể gây ảnh hưởng đáng kể đến các ngành công nghiệp hạ nguồn.

Theo góc độ thị trường, rủi ro địa chính trị ở các nước xuất khẩu đồng lớn đã gia tăng; cuộc chiến thương mại đang diễn ra và chính sách thuế không chắc chắn đã làm tăng sự bất ổn về giá đồng, từ đó ảnh hưởng đến chiến lược quản lý kho đồng của các công ty hạ nguồn và có thể dẫn đến sự gia tăng đột ngột áp lực chi phí.

Cả ngành công nghiệp truyền thống và mới nổi ở Trung Quốc đều có nhu cầu mạnh mẽ đối với đồng. Ví dụ, trong quá trình sản xuất pin lithium, màng đồng, như bộ thu dòng anôt, là một trong những vật liệu quan trọng. Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp pin lithium Trung Quốc, nhu cầu về đồng tiếp tục tăng.

Để giảm bớt sự mất cân đối cung nguyên liệu đồng và biến động giá mạnh, các công ty vật liệu pin lithium ở Trung Quốc đã liên tục phát triển và thúc đẩy công nghệ và sản phẩm bộ thu dòng hợp chất trong những năm gần đây.

Bộ thu dòng hợp chất sử dụng cấu trúc "kim loại-polymer-kim loại", được chia thành bộ thu dòng màng đồng hợp chất (áp dụng cho anôt pin lithium) và bộ thu dòng màng nhôm hợp chất (áp dụng cho catôt pin lithium), hiệu quả giảm sử dụng đồng/nhôm, nâng cao an toàn và mật độ năng lượng của pin, đồng thời giảm chi phí vật liệu.

Đáng chú ý, gần đây, Công ty Công nghệ Vật liệu Tiên tiến (Bắc Kinh) Co., Ltd. (gọi tắt là "AMTech"), một doanh nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực bộ thu dòng hợp chất, đã chính thức bắt đầu xây dựng dự án công nghiệp hóa bộ thu dòng hợp chất an toàn cao mới với công suất hàng năm một tỷ mét vuông tại Nội Giang, Tứ Xuyên.

Theo báo cáo, dự án có tổng vốn đầu tư khoảng năm tỷ nhân dân tệ, chiếm diện tích khoảng 310 mu, và được kế hoạch xây dựng theo ba giai đoạn, với giai đoạn đầu tiên dự kiến hoàn thành và bắt đầu thử nghiệm vào cuối năm nay.

Khi dự án đạt sản xuất đầy đủ, giá trị sản xuất hàng năm dự kiến vượt tám tỷ nhân dân tệ, và sản phẩm có thể đáp ứng nhu cầu vật liệu cho khoảng 100GWh sản xuất pin lithium-ion dùng cho ô tô điện, thiết bị di động và hệ thống lưu trữ năng lượng, thúc đẩy sự phát triển phối hợp của hơn trăm doanh nghiệp phụ trợ thượng nguồn và hạ nguồn.

Trước đó, AMTech cũng đã hoàn thành vòng tài trợ B1 trị giá hàng trăm triệu nhân dân tệ, do Quỹ Phụ của Quỹ Chuyển đổi và Nâng cấp Sản xuất Quốc gia ở Tứ Xuyên và Quỹ Hợp tác Khu vực Tứ Xuyên dẫn dắt. Các khoản tiền liên quan sẽ chủ yếu được sử dụng cho công nghiệp hóa, nghiên cứu và phát triển sản phẩm, và mở rộng thị trường để đáp ứng nhu cầu nâng cấp và thay thế bộ thu dòng hợp chất an toàn cao của thị trường pin lithium toàn cầu.

Do đó, AMTech trở thành công ty vật liệu đầu tiên trong ngành nhận được đầu tư từ Quỹ Phát triển Doanh nghiệp Nhỏ và Vừa Quốc gia, Quỹ Phát triển Xanh Quốc gia, và Quỹ Chuyển đổi và Nâng cấp Sản xuất Quốc gia, cho thấy tiềm năng công nghệ và giá trị chiến lược của nó đã nhận được sự công nhận liên tục từ vốn cấp quốc gia.

Đáng chú ý, như một vật liệu bộ thu dòng mới, bộ thu dòng hợp chất phải đối mặt với rào cản cực kỳ cao trong quy trình sản xuất và công nghệ ứng dụng, và các công ty có khả năng nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ và tích lũy công nghệ được kỳ vọng nắm bắt cơ hội thị trường đầu tiên và thiết lập lợi thế cạnh tranh.

01

Phân tích Thách thức trong Bộ Thu Dòng Hợp Chất

Pin lithium có yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt đối với bộ thu dòng hợp chất, cần phải đáp ứng nhiều khía cạnh như đặc tính điện- nhiệt- cơ học, đặc tính giao diện, đặc tính an toàn, độ bền và ổn định.

Chỉ khi vượt qua nhiều thách thức quy trình và đáp ứng các yêu cầu trên, bộ thu dòng hợp chất mới có thể đáp ứng nhu cầu xử lý mảnh điện cực như phủ, cán, cắt khuôn, nướng ở nhiệt độ cao, hàn, và các quá trình xử lý mảnh điện cực khác, cuối cùng đạt được mức độ an toàn, mật độ năng lượng, tốc độ sạc/xả C cao, chu kỳ nhiệt độ rộng, và điện trở nội thấp ở cấp độ pin.

Đồng thời, sự phát triển công nghệ pin cũng đòi hỏi bộ thu dòng hợp chất phải nhẹ, chức năng và tiết kiệm chi phí, làm tăng thêm khó khăn quy trình.

Trong bối cảnh này, công nghệ "một bước" tự phát triển sáng tạo của AMTech cho bộ thu dòng hợp chất không chỉ là một đột phá đơn lẻ trong lĩnh vực vật liệu pin lithium mà còn được kỳ vọng giúp nâng cao công nghệ vật liệu pin lithium.

02

Những Ưu Điểm Công Nghệ nào của AMTech Được Yêu Thích bởi Vốn Quốc Gia?

Từ tuyến đường quy trình, màng nhôm hợp chất chủ yếu tăng cường an toàn và mật độ năng lượng của pin, và ngành hiện nay chủ yếu sử dụng phương pháp bay hơi chân không để chuẩn bị; màng đồng hợp chất có thể giảm đáng kể chi phí vật liệu và giảm trọng lượng pin, với các quy trình hiện tại đa dạng bao gồm hai bước (phun từ + điện phân), ba bước (phun từ + bay hơi chân không + điện phân), điện phân không dùng điện, ép khô, bay hơi chân không, v.v., chưa có quy trình xử lý thống nhất. Theo báo cáo, công nghệ "bay hơi chân không hình thành màng một bước toàn khô" của AMTech, tức là công nghệ "một bước", đã đạt được nhiều đột phá công nghệ.

Trong đổi mới quy trình bộ thu dòng hợp chất, AMTech sở hữu năm công nghệ cốt lõi và ưu điểm:

Thứ nhất, công nghệ cải thiện giao diện kim loại-polymer, có thể cải thiện hiệu suất giao diện giữa lớp kim loại và lớp polymer, vượt trội về các chỉ số cốt lõi như điện trở vuông, lực kết dính vật liệu, sức căng kéo, và sức căng bề mặt.

Thứ hai, công nghệ kiểm soát cấu trúc tinh thể lớp lắng đọng, có thể nâng cao chất lượng hình thành màng bay hơi và đạt được kiểm soát ở mức nano, vượt qua giới hạn hiện tại của hiệu suất kim loại.

Thứ ba, công nghệ bay hơi chân không hiệu quả cao. Dưới điều kiện đảm bảo chất lượng hình thành màng, công nghệ này có thể lắng đọng một lớp chức năng kim loại dày hơn 1.000 nanomet trên màng nền trong một lần, tối ưu hóa hiệu suất và hiệu quả hình thành màng.

Thứ tư, công nghệ thích ứng sản xuất quy mô lớn, do đó vượt qua giới hạn chế tạo hiện tại.

Thứ năm, thiết kế cấu trúc sản phẩm hướng đến kịch bản ứng dụng, có thể phản ứng nhanh với nhu cầu thiết kế pin, vượt qua giới hạn quy cách sản phẩm.

Do đó, công nghệ "một bước" của AMTech cho bộ thu dòng hợp chất đạt được "ba bước nhảy vọt" so với bộ thu dòng truyền thống.

Ở cấp độ vật liệu, theo báo cáo, phương pháp chuẩn bị này có thể tăng mật độ năng lượng của pin lên 5%-6%. Không chỉ đạt được bước nhảy vọt về hiệu suất vật liệu, mà còn giúp công nghệ bộ thu dòng hợp chất Trung Quốc duy trì vị trí dẫn đầu.

Ở cấp độ chi phí, quy trình "một bước" tăng hiệu suất lắng đọng của lớp chức năng nhiều lần và giảm sử dụng kim loại khoảng 60%-70%. Sau khi sản xuất quy mô lớn, khi tỷ lệ sản phẩm đạt khoảng 95%, màng đồng hợp chất có thể giảm chi phí 20%-30% so với màng đồng truyền thống.

Ở cấp độ an toàn, theo báo cáo, khi pin gặp tình huống cực đoan như xuyên kim, lớp kim loại của bộ thu dòng hợp chất sẽ chảy, và nền polymer bị đứt tạo nên sự cách ly vật lý, giảm thiểu rủi ro chạy nhiệt.

Đáng chú ý, sự đổi mới công nghệ của AMTech cũng có thể thúc đẩy nâng cấp chuỗi ngành.

Sự hợp tác của họ với các công ty nền polymer để phát triển màng nền cường độ cao có thể giúp hiệu suất màng nền trong nước đạt mức tiên tiến quốc tế; thiết bị bay hơi chân không cuộn đến cuộn tự phát triển của họ tăng hiệu suất sản xuất gấp ba lần, trở thành công cụ khác cho sản xuất cực đoan trong ngành pin lithium.

AMTech cũng đã chủ động đa dạng hóa các tuyến công nghệ pin. Bộ thu dòng hợp chất của họ không chỉ áp dụng cho lĩnh vực pin lithium-ion mà còn cho pin trạng thái rắn, pin ion natri và các loại pin khác, bao gồm các lĩnh vực mới nổi như máy bay điện và robot thông minh.

Battery China đã biết rằng quy trình hình thành màng bay hơi chân không một bước hai mặt và sản phẩm bộ thu dòng hợp chất của AMTech, được phát triển kết hợp với ứng dụng cuối cùng từ các khía cạnh vật liệu, sản xuất, hiệu suất và chi phí, đã được sản xuất hàng loạt và đưa vào một số công ty pin năng lượng mới hàng đầu ở Trung Quốc. Hơn nữa, họ có các cơ sở công nghiệp ở Đông Trung Quốc và Tây Nam Trung Quốc và bắt đầu chuyển hướng ra thị trường quốc tế.

Ở giai đoạn này, lĩnh vực bộ thu dòng hợp chất được thúc đẩy bởi cả "an toàn + giảm chi phí." Theo quan điểm của Chủ tịch AMTech Lý Vĩnh Vĩ, việc nâng cấp liên tục nhu cầu thị trường sẽ thúc đẩy ứng dụng quy mô lớn của bộ thu dòng hợp chất."Với sự phát triển của ngành công nghiệp pin, trong những năm tới, các bộ sưu tập dòng điện tổng hợp sẽ dần thay thế hơn 50% bộ sưu tập dòng điện truyền thống."