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(chǎn)基地內(nèi)，數(shù)十臺(tái)生箔機(jī)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(cè)儀掃過(guò)箔面，屏幕上的數(shù)值穩(wěn)定在4.5微米——實(shí)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(guān)系到鋰離子電池能量密度的關(guān)鍵指標(biāo)。
“傳統(tǒng)的銅箔，強(qiáng)度與韌性往往難以兼顧，這也是行業(yè)的一大痛點(diǎn)。強(qiáng)度越強(qiáng)，韌性就越下降，在高能量密度電池體系中的循環(huán)壽命會(huì)受到巨大影響。”甘肅海亮新能源材料研究院執(zhí)行院長(zhǎng)潘鄭澤博士介紹說(shuō)。而甘肅海亮新能源材料有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“海亮新材”）最新創(chuàng)新研發(fā)的鋰電池用高強(qiáng)高韌銅箔很好地解決強(qiáng)度與韌性的平衡問(wèn)題。
生箔機(jī)正在生產(chǎn)銅箔
潘鄭澤告訴潮新聞?dòng)浾?，目前海亮新材生產(chǎn)的銅箔已經(jīng)能做到厚度只有3.5微米，拉伸強(qiáng)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(shè)年產(chǎn)15萬(wàn)噸高性能銅箔材料項(xiàng)目。
為何切入這一賽道？一是五年前我國(guó)提出“雙碳”目標(biāo)，可持續(xù)發(fā)展理念不斷深入人心，各類(lèi)清潔能源和能源存儲(chǔ)形式正呈現(xiàn)著百花齊放的態(tài)勢(shì)，海亮股份也看準(zhǔn)了這一戰(zhàn)略機(jī)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(yàn)，有自己的天然優(yōu)勢(shì)。
據(jù)了解，高強(qiáng)高韌銅箔主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)動(dòng)力電池、數(shù)碼產(chǎn)品電池、無(wú)人機(jī)電池等領(lǐng)域，這些產(chǎn)品對(duì)電池的能量密度要求很高，在提高續(xù)航能力的同時(shí)還要確保電池使用壽命。
在鋰電池用高強(qiáng)高韌銅箔的攻關(guān)過(guò)程中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)兩年多，前后經(jīng)過(guò)了數(shù)百次的試驗(yàn)，最終通過(guò)材料結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、電化學(xué)沉積優(yōu)化、添加劑與電解液配方改良、生產(chǎn)設(shè)備升級(jí)改造等多維度技術(shù)革新取得了成功。該項(xiàng)目也憑借突出的技術(shù)創(chuàng)新性與產(chǎn)業(yè)價(jià)值，榮獲“2024年甘肅省冶金和有色金屬工業(yè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)”。
產(chǎn)能提升80%、綜合成本下降38%
奪得中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)的項(xiàng)目牛在哪
走進(jìn)海亮股份位于諸暨市店口鎮(zhèn)的連鑄連軋盤(pán)管車(chē)間，流水線上機(jī)器人、機(jī)械臂等智能設(shè)備隨處可見(jiàn)，卻看不到一個(gè)工人。與其他車(chē)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(shù)及裝備研究項(xiàng)目，我們又稱(chēng)之為第五代生產(chǎn)線。”全國(guó)勞模、海亮股份研究總院高級(jí)專(zhuān)家馮煥鋒介紹說(shuō)。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(shù)迭代：前四代實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械化、單機(jī)自動(dòng)化到整線高效化的演進(jìn)，而第五代生產(chǎn)線標(biāo)志著從“單機(jī)智能”邁向“全流程系統(tǒng)智能”的根本性跨越，在產(chǎn)能、能耗、成本和低碳化等方面實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
海亮股份的第五代盤(pán)管線
據(jù)了解，采用這一智能制造技術(shù)及裝備，單線年產(chǎn)能提升80%，產(chǎn)品成材率提高四個(gè)百分點(diǎn)；單位產(chǎn)品綜合能耗下降30%，勞動(dòng)效率提高300%，綜合成本下降38%。項(xiàng)目于2021年6月完成后，徹底扭轉(zhuǎn)了國(guó)內(nèi)銅管加工企業(yè)依賴(lài)國(guó)外成套裝備的現(xiàn)狀。
項(xiàng)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(wàn)噸產(chǎn)能計(jì)算，每年可節(jié)約18500噸標(biāo)煤；每年使用再生銅15萬(wàn)噸，可減排15.6萬(wàn)噸二氧化碳。如果推廣至銅加工全行業(yè)200萬(wàn)噸產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益巨大，未來(lái)還有望推廣至有色金屬行業(yè)其他品種的生產(chǎn)中，在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，助推有色行業(yè)早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。
實(shí)際上，這一項(xiàng)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(chǔ)上開(kāi)始全流程低碳智能制造技術(shù)及裝備的研制工作。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)成員、海亮股份研究總院項(xiàng)目主任魏連運(yùn)告訴記者，由于行業(yè)沒(méi)有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，該智能化裝備又屬于非標(biāo)新型設(shè)備，研發(fā)投入成本大、產(chǎn)出存在不確定性，所以沒(méi)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(chǎn)線上的桁架式智能移載機(jī)器手
這套先進(jìn)的智能制造裝備投產(chǎn)后，獲中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)、中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，同時(shí)還被浙江省評(píng)為2021年度“生產(chǎn)制造方式轉(zhuǎn)型示范項(xiàng)目”、“省級(jí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)”。
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(shù)及裝備項(xiàng)目，再生銅在精密銅合金擠壓棒材智能制造中得到大量應(yīng)用。
所謂再生銅，是指通過(guò)回收利用各種含銅廢料（如廢電線、廢電機(jī)、舊電器、工業(yè)廢料、建筑廢料等），經(jīng)過(guò)一系列物理和化學(xué)處理工藝后，重新生產(chǎn)出來(lái)的銅金屬。
再生銅中含有大量污染物且難處理，熔煉過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量煙塵、二氧化硫、重金屬等污染物，環(huán)保處理技術(shù)難度大；原料供應(yīng)不穩(wěn)定，品質(zhì)波動(dòng)顯著，分類(lèi)管理是重中之重；而再生原料的精煉技術(shù)，是獲得高品質(zhì)產(chǎn)品的關(guān)鍵。海亮股份通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和應(yīng)用原料流水線分選處理技術(shù)、熔煉余熱回收預(yù)熱原料技術(shù)等具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和裝備，并將數(shù)字化平臺(tái)應(yīng)用于精密銅合金棒制造中，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
盤(pán)管生產(chǎn)線軋制工序收料
濺射靶材用高純無(wú)氧銅材
晶粒尺寸只有原來(lái)的一半
隨著集成電路制造技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品的功能越來(lái)越復(fù)雜，芯片輸入/輸出端口數(shù)量增加，產(chǎn)品體積越來(lái)越輕、薄、短、小，這些都對(duì)封裝技術(shù)提出了更高的要求。金屬濺射靶材是封裝技術(shù)中主要的配套材料之一。研究出符合新型封裝技術(shù)要求的濺射靶材用高純無(wú)氧銅材具有極其重要的意義。
為實(shí)現(xiàn)高純銅靶材制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，海亮股份組織強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，以陰極銅為原材料，通過(guò)提純精煉、感應(yīng)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(wú)氧銅材生產(chǎn)線，產(chǎn)品晶粒尺寸≤50μm，氧含量≤10ppm，具有含氧量低、致密度高、晶粒細(xì)小均勻，成膜質(zhì)量高的特點(diǎn)。
海亮股份研究總院科技副總徐高磊介紹說(shuō)，海亮股份研發(fā)成功的濺射靶材用高純無(wú)氧銅材，對(duì)增強(qiáng)新興產(chǎn)業(yè)集群產(chǎn)業(yè)鏈的競(jìng)爭(zhēng)力具有極其重要的意義。目前這一高端材料已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、顯示器和光伏電池等制造領(lǐng)域，項(xiàng)目也被浙江省經(jīng)信廳評(píng)為2025年新興產(chǎn)業(yè)集群強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈（“415X”集群新質(zhì)生產(chǎn)力）項(xiàng)目。
