English
位于諸暨的海亮股份工業(yè)園
厚度只有頭發(fā)絲的十分之一
超薄高性能銅箔意義重大
位于甘肅蘭州的海亮銅箔生產基地內，數(shù)十臺生箔機正以每分鐘12米的速度吐出薄如蟬翼的銅箔。工程師手持檢測儀掃過箔面，屏幕上的數(shù)值穩(wěn)定在4.5微米——實際上它比蟬翼要薄得多，只有頭發(fā)絲的十分之一。而厚度正是關系到鋰離子電池能量密度的關鍵指標。
“傳統(tǒng)的銅箔，強度與韌性往往難以兼顧，這也是行業(yè)的一大痛點。強度越強，韌性就越下降，在高能量密度電池體系中的循環(huán)壽命會受到巨大影響。”甘肅海亮新能源材料研究院執(zhí)行院長潘鄭澤博士介紹說。而甘肅海亮新能源材料有限公司（簡稱“海亮新材”）最新創(chuàng)新研發(fā)的鋰電池用高強高韌銅箔很好地解決強度與韌性的平衡問題。
生箔機正在生產銅箔
潘鄭澤告訴潮新聞記者，目前海亮新材生產的銅箔已經(jīng)能做到厚度只有3.5微米，拉伸強度突破700兆帕。要知道，鋰電用高性能銅箔只有做到超薄化才能提升能量密度（每降低1微米厚度，能量密度可提升約1%-2%），提高續(xù)航能力。
據(jù)了解，海亮新材由海亮股份于2021年成立，總投資89億元，規(guī)劃建設年產15萬噸高性能銅箔材料項目。
為何切入這一賽道？一是五年前我國提出“雙碳”目標，可持續(xù)發(fā)展理念不斷深入人心，各類清潔能源和能源存儲形式正呈現(xiàn)著百花齊放的態(tài)勢，海亮股份也看準了這一戰(zhàn)略機遇，二是海亮股份在銅加工行業(yè)已積累了30多年的經(jīng)驗，有自己的天然優(yōu)勢。
據(jù)了解，高強高韌銅箔主要應用于新能源汽車動力電池、數(shù)碼產品電池、無人機電池等領域，這些產品對電池的能量密度要求很高，在提高續(xù)航能力的同時還要確保電池使用壽命。
在鋰電池用高強高韌銅箔的攻關過程中，研發(fā)團隊歷時兩年多，前后經(jīng)過了數(shù)百次的試驗，最終通過材料結構創(chuàng)新、電化學沉積優(yōu)化、添加劑與電解液配方改良、生產設備升級改造等多維度技術革新取得了成功。該項目也憑借突出的技術創(chuàng)新性與產業(yè)價值，榮獲“2024年甘肅省冶金和有色金屬工業(yè)科技進步一等獎”。
產能提升80%、綜合成本下降38%
奪得中國工業(yè)大獎的項目牛在哪
走進海亮股份位于諸暨市店口鎮(zhèn)的連鑄連軋盤管車間，流水線上機器人、機械臂等智能設備隨處可見，卻看不到一個工人。與其他車間相比，這里的噪聲也明顯要低得多。
“這是我們海亮股份自主研發(fā)的精密銅管低碳智能制造技術及裝備研究項目，我們又稱之為第五代生產線。”全國勞模、海亮股份研究總院高級專家馮煥鋒介紹說。五代線的命名源于海亮以約五年為周期完成一次重大技術迭代：前四代實現(xiàn)了從機械化、單機自動化到整線高效化的演進，而第五代生產線標志著從“單機智能”邁向“全流程系統(tǒng)智能”的根本性跨越，在產能、能耗、成本和低碳化等方面實現(xiàn)了質的飛躍。
海亮股份的第五代盤管線
據(jù)了解，采用這一智能制造技術及裝備，單線年產能提升80%，產品成材率提高四個百分點；單位產品綜合能耗下降30%，勞動效率提高300%，綜合成本下降38%。項目于2021年6月完成后，徹底扭轉了國內銅管加工企業(yè)依賴國外成套裝備的現(xiàn)狀。
項目的節(jié)能減碳效果同樣顯著，按照海亮股份目前推廣至50萬噸產能計算，每年可節(jié)約18500噸標煤；每年使用再生銅15萬噸，可減排15.6萬噸二氧化碳。如果推廣至銅加工全行業(yè)200萬噸產量，經(jīng)濟、社會效益巨大，未來還有望推廣至有色金屬行業(yè)其他品種的生產中，在降低生產成本的同時，助推有色行業(yè)早日實現(xiàn)碳達峰。
實際上，這一項目始于海亮股份2015年著手的兩化融合研究，2017年在兩化融合的基礎上開始全流程低碳智能制造技術及裝備的研制工作。國家標準委員會成員、海亮股份研究總院項目主任魏連運告訴記者，由于行業(yè)沒有可借鑒的經(jīng)驗，該智能化裝備又屬于非標新型設備，研發(fā)投入成本大、產出存在不確定性，所以沒有制造廠商肯接單，最后該套智能裝備全部由海亮自主研發(fā)。
生產線上的桁架式智能移載機器手
這套先進的智能制造裝備投產后，獲中國工業(yè)大獎、中國有色金屬工業(yè)協(xié)會科學技術獎一等獎，同時還被浙江省評為2021年度“生產制造方式轉型示范項目”、“省級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺”。
海亮股份還自主研發(fā)了精密銅合金棒擠壓低碳智能制造技術及裝備項目，再生銅在精密銅合金擠壓棒材智能制造中得到大量應用。
所謂再生銅，是指通過回收利用各種含銅廢料（如廢電線、廢電機、舊電器、工業(yè)廢料、建筑廢料等），經(jīng)過一系列物理和化學處理工藝后，重新生產出來的銅金屬。
再生銅中含有大量污染物且難處理，熔煉過程會產生大量煙塵、二氧化硫、重金屬等污染物，環(huán)保處理技術難度大；原料供應不穩(wěn)定，品質波動顯著，分類管理是重中之重；而再生原料的精煉技術，是獲得高品質產品的關鍵。海亮股份通過創(chuàng)新設計和應用原料流水線分選處理技術、熔煉余熱回收預熱原料技術等具有自主知識產權的技術和裝備，并將數(shù)字化平臺應用于精密銅合金棒制造中，降低了生產成本，提高了產品質量。
盤管生產線軋制工序收料
濺射靶材用高純無氧銅材
晶粒尺寸只有原來的一半
隨著集成電路制造技術發(fā)展，現(xiàn)代電子產品的功能越來越復雜，芯片輸入/輸出端口數(shù)量增加，產品體積越來越輕、薄、短、小，這些都對封裝技術提出了更高的要求。金屬濺射靶材是封裝技術中主要的配套材料之一。研究出符合新型封裝技術要求的濺射靶材用高純無氧銅材具有極其重要的意義。
為實現(xiàn)高純銅靶材制造技術的產業(yè)化，海亮股份組織強大的研發(fā)團隊，以陰極銅為原材料，通過提純精煉、感應熔煉、熱加工、熱處理、冷加工、研磨拋光等工藝，研發(fā)出了濺射靶材用高純無氧銅材生產線，產品晶粒尺寸≤50μm，氧含量≤10ppm，具有含氧量低、致密度高、晶粒細小均勻，成膜質量高的特點。
海亮股份研究總院科技副總徐高磊介紹說，海亮股份研發(fā)成功的濺射靶材用高純無氧銅材，對增強新興產業(yè)集群產業(yè)鏈的競爭力具有極其重要的意義。目前這一高端材料已廣泛應用于半導體、顯示器和光伏電池等制造領域，項目也被浙江省經(jīng)信廳評為2025年新興產業(yè)集群強鏈補鏈（“415X”集群新質生產力）項目。
