“复合集流体比较薄,当产热比较大时,中间塑料层容易熔断。同时,因为复合集流体是通过PVD(物理气相沉积)技术,将颗粒沉积上去,所以如果发生热失控,铝会分散破碎。因此,复合集流体对电池安全助力非常大。”安迈特科技(北京)有限公司产品验证总监杨晓兵,在日前召开的电动航空及下一代电池技术(CIBF2025深圳)交流会上如是说道。
杨晓兵指出,eVTOL兴起后,在文旅、医疗、交通、救援等方面,给人们带来很大便利,但这也给动力电池提出更高挑战:比如高功率、高能量密度、高安全性等,都是为了让电动航空器飞得更稳、更远、更安全。
据杨晓兵介绍,作为一家聚焦PVD技术及复合集流体产品的新势力材料企业,安迈特基于PVD技术开发的复合集流体产品,通过创新材料结构与工艺设计,在高安全性和轻量化这两方面显示出显著的优势,并有望助力电动航空领域关键材料的革新。
01
复合集流体高安全性
从材料机理到工艺控制的全面突破
杨晓兵表示,安迈特复合集流体采用“塑料基体+双侧金属层”的三明治结构,能够提高电池安全性主要体现在:极端情况下的两种失效机制,以及安迈特独特的一次成膜工艺的优势上。
其中,其熔断机制和破碎分散机制,可以大幅提升电池安全性。
据杨晓兵介绍,熔断机制是当电池内部发生短路时,塑料基体能够快速熔断,从而切断电流通路,抑制热失控蔓延。
破碎分散机制则表现在:PVD沉积的金属层具有非连续晶界结构,当电池热失控时,铝/铜金属层颗粒会破损分散,从而减少集中发热的情况。
“实验数据表明,搭载了安迈特复合集流体材料的50Ah型号的软包电池,在挤压测试中,电池温升和电压波动均控制在安全范围内。”杨晓兵介绍道。
与此同时,“决定一种新材料或者好技术能否成为一个好产品,除了性能之外,其精度、成本也非常重要。”杨晓兵表示。
据介绍,安迈特研发的干法PVD一次成膜技术,从性能看,可以确保金属层的均匀性和低缺陷率,以避免传统湿法电镀容易产生的晶界效应,从而可以提升电导率,并降低局部过热的风险。从成本看,相较多次成膜技术,其一次成膜技术可以提高生产效率,降低制造成本。从控制精度看,安迈特干法PVD的纳米级精度,进一步减少金属层毛刺的产生,从源头降低短路概率。
杨晓兵还指出,PVD技术和复合集流体提高电池安全性,主要体现在用于正极的铝复合集流体上,而电池轻量化和能量密度提升,则主要体现在用于负极的铜复合集流体上。
02
复合集流体轻量化
从结构减重到能量密度提升
在轻量化方面,复合集流体的应用,不仅可以显著降低电池重量,而且能量密度也会随之提高,进而可以增加航空器的续航里程。
杨晓兵表示,“铜比铝密度大,要实现电池轻量化,复合铝替代铝箔有些帮助,但复合铜替代铜箔的帮助更大。”
结合上述50Ah软包电池相关测试数据,杨晓兵表示,“采用安迈特复合集流体材料,该款电池能量密度从原来的295Wh/kg,提升至310Wh/kg,这是减重带来的主要优势——提升电池能量密度,循环寿命也不错。”
在工艺上,安迈特铜复合集流体也采用干法PVD一次成膜工艺,只是相较铝复合集流体多一步,它需要做表面处理,以防止铜氧化。
另外,基于在PVD领域的积累,安迈特不断探索该技术在下一代电池和电动航空等领域新的应用。
据杨晓兵介绍,安迈特研发团队已将PVD技术,从铝/铜金属沉积,拓展至锂金属沉积,开发了隔膜补锂方案,并通过精准调控锂层厚度,提升电池首效和循环寿命。
杨晓兵还提到,除了电池,电动航空器其它零部件,如电磁屏蔽膜和热控膜,安迈特PVD技术也有用武之地。
今年4月,安迈特新型高安全复合集流体产业化项目在四川内江开工,项目以“高安全+轻量化”技术为核心,旨在推动从传统金属集流体向高安全复合集流体升级。
综合来看,安迈特PVD技术和复合集流体产品,不仅可以满足电动航空对电池的高要求,还为下一代高安全、高比能电池的研发,提供了多元化的技术路径。其兼顾性能与成本的优势,有望加速动力电池在电动航空器市场的商业化进展。


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