銅価格高騰の中、ナウラ・バキューム社、複合集電体生産で重要なブレークスルーを達成
重要な新エネルギー材料市場では、コバルト、ニッケル、炭酸リチウムの価格上昇に続き、銅とアルミニウムの価格も今年急騰しました。
市場データによると、上海銅先物価格は1月の6万8000元/トンから一時9万元/トン近くまで上昇しました。銅市場全体も2020年の3万元/トンの水準を突破し、現在は7万元/トンを超えています。現状、銅価格の不安定な動向は、市場の長期的な強気期待に変化をもたらしていません。第一に、銅供給の拡大は、特に今年後半には持続可能ではない可能性があります。銅鉱山会社と国内銅製錬会社間の長期的な加工手数料の大幅な減少が、銅製錬会社の損失拡大につながるためです。第二に、新エネルギー車とそれに関連する充電スタンドにおける銅の使用は、最大の明るい材料です。
アルミニウム価格については、2024年上半期の電解アルミニウム価格は2月に底値を記録しましたが、3月以降は力強い上昇傾向に転じ、5月にピークに達し、2022年4月以来の高値を更新しました。下半期については、季節的な価格変動や需給の影響を受け、アルミニウム価格は比較的堅調に推移すると予想されます。
銅とアルミニウムはリチウム電池業界の主要材料であり、主に電池セルの銅箔とアルミ箔に使用されています。銅とアルミニウムの価格上昇は、電池セルのコスト構造の上昇に直接つながります。コストの大きな部分を占める銅箔を例に挙げると、高工リチウム電池産業研究所のデータによると、銅価格の上昇に伴い、銅箔は電池セルのコスト構造の20%を占め、正極材料に次ぐ第2位のコスト要因になると予想されています。
上流原材料価格の過去の変動を振り返ると、リチウム電池産業の発展は大きな影響を受けています。これまで、コバルト、ニッケル、炭酸リチウムなどの材料価格の高騰は、電池セル価格の継続的な上昇を招いただけでなく、リチウム電池の普及ペースを抑制してきました。
単一原材料への依存という制約から脱却するため、業界全体で代替ソリューションが次々と導入されてきました。例えば、コバルト価格の高騰を受けて、業界はコバルトフリー電池セルへの移行を進めています。ニッケル価格の高騰を受けて、リン酸鉄リチウム電池は急速に発展し、炭酸リチウム価格の高騰を受けて、業界はナトリウム電池の産業化を積極的に進めています。
現在、銅とアルミニウムの価格上昇は電池セルのコスト上昇にますます拍車をかけており、新たな材料代替ソリューションの潮流となっています。
こうした背景から、複合集電体は優れた脱金属特性を持つことから広く注目を集めており、その産業化が強く期待されています。
GGII（高工リチウム電池研究所）は、複合集電体の産業化における画期的な成果として、Naura Vacuum社が複合集電体製造装置において重要な進歩を遂げたと指摘しました。
Naura Technology社の完全子会社である北京Naura Vacuum Technology Co., Ltd.は、真空熱処理装置および表面処理装置の研究開発・製造において約60年の経験を有しています。中国のハイエンド装置製造における主要企業として、PVDコーティング装置やCVDコーティング装置などの分野で幅広いプレゼンスを有しています。
現在、Naura Vacuum社は長年の市場洞察と技術蓄積に基づき、効率的な運用下で極めて高いコーティング品質を確保することで、複合集電体業界の革新的発展を促進し、高価な銅ベース電池セルの新素材代替という課題を解決しています。
【複合集電体製造ソリューション：企業のコスト削減と効率向上を支援】
従来の銅・アルミ箔ソリューションと比較して、複合集電体は高い安全性、高効率、低コストを特長とし、次世代の量産ポリマー材料として注目を集めています。
銅箔を例に挙げると、複合集電体は従来の銅箔と比較して材料コストを約40%削減し、重量も約60%軽量化します。この材料は、バッテリーの製造コストを削減するだけでなく、バッテリーのエネルギー密度と安全性を大幅に向上させます。一方、複合集電体市場は急成長期にあります。GGII（高工工業研究所）のデータによると、楽観的なシナリオでは、6ミクロンの複合銅箔の需要は2025年に38億7,600万平方メートルに達し、市場規模は201億6,000万元に達すると予測されています。また、2030年までに複合銅箔の普及率は22%に増加すると予想されています。
Naura Vacuumは、集電体分野における品質と効率の向上という潮流に沿って、近年、長年培ってきた真空コーティング技術を活かし、一連の製品・設備マトリックスを発売してきました。これらには、eMeridian RR-M/RR-R/RR-Eシリーズの真空ロールツーロールコーティング装置、eHorizon HLシリーズのマグネトロンスパッタリング水平連続コーティング装置、eVorizon VLシリーズのマグネトロンスパッタリング垂直連続コーティング装置、そしてeArcticシリーズの単体装置（AS500シリーズ、AS600シリーズ、AS700シリーズ、AS14Gシリーズ、AS1100シリーズ、EP1350シリーズなど）が含まれます。
これらの装置の発売を通じて、Naura Vacuumは複合銅箔、複合アルミ箔、正極・負極材、固体電池、分散型エネルギー貯蔵といった新エネルギー分野への参入に成功し、企業のエネルギー技術革新を支援し、リチウム電池企業のコスト削減と効率向上を効率的に実現しています。
特に複合集電体分野においては、真空コーティング装置に対する技術要件は高いです。Naura Vacuumは、複数のコーティング装置製品を網羅することで、ハイエンド製造分野における真空コーティング装置の産業チェーン全体を網羅し、複合集電体の製造・生産における強固な基盤を築いています。
GGII（高工リチウム電池研究所）によると、Naura Vacuumの複合集電装置は、複数の大手顧客から受注を獲得し、高い評価を得ています。
【「技術＋製品」がコア競争力を築く】
現在、複合集電体の製造方法には、乾式ワンステップ法、ツーステップ法、スリーステップ法があり、その中核プロセスはマグネトロンスパッタリングです。マグネトロンスパッタリングは、真空環境下で不活性ガスイオンをターゲット材料に照射し、その表面原子を基板上にスパッタリングすることで薄膜を形成します。
しかし、実際のコーティング工程において、ポリマーフィルム表面が効果的に活性化されていないと、銅フィルムとポリマー基板間の密着性が低下します。さらに、スパッタリング中に基板表面に蓄積された熱は基板自体を損傷する可能性があり、巻き取り時に基板に不均一な応力が生じ、最終的にはストリップの破損につながります。これらの問題が複雑に絡み合い、複合集電体の生産歩留まり向上を阻害し、生産コストを上昇させ、産業化を遅らせていました。
これらの技術的課題を克服するため、国内有数のPVD装置メーカーであるNaura Vacuumは、真空技術における深い専門知識と継続的な革新を活用し、ハイエンド半導体分野から産業用途への技術拡大に成功し、特に複合集電体の製造において大きな進歩を遂げました。
同社が綿密に開発したeMeridian RR-Mシリーズマグネトロンスパッタリングロールツーロールコーティング装置とeMeridian RR-Rワイヤフィーディング蒸着ロールツーロールコーティング装置は、優れたローラーシステム設計、自社開発の「ブラックゴールドドラム」技術、高度な熱管理システム、そして独自の基板表面処理を備え、上記の問題を効果的に解決しました。
これらの装置は、複合集電体の生産歩留まりを大幅に向上させ、生産コストを削減しただけでなく、大規模な工業化への道を開きました。
1 eMeridian RR-Mシリーズマグネトロンスパッタリングロールオンコーティング装置
この装置は、PET、BOPP、PI、SUSなど、様々な基材に対応しています。基材幅は600～2000mm、厚さは3～50μmで、巻き取り速度は0.1～30m/分、張力範囲は10～250Nです。生産ライン速度は20m/分を超え、PET複合銅箔に15,000mの気孔やシワのないコーティングを実現し、PP複合銅箔の密着性を向上させることで、顧客の納期要件を満たします。
② eMeridian RR-R ワイヤー供給式蒸着ロールオンコーティング装置
本装置は、幅600～2000mm、厚さ4.5～50マイクロメートルの基材に対応し、巻き取り速度は0.1～100m/分、張力範囲は10～250Nです。
さらに、Naura Vacuumは複合集電体の製造工程において複数の革新技術を採用し、リーン生産方式を通じて生産効率と製品品質を向上させています。
① 巻き取りローラーシステム設計・制御技術：
自社開発のインテリジェント巻き取り制御システム（e-Web）は、高効率運転下でも極めて高いベルト走行安定性を確保します。巻き取りシステムの機械モデルを構築し、ローラーシステム設計を分析・最適化します。マルチセグメント張力制御により、基材との互換性とプロセス調整範囲が向上し、様々なフレキシブル基材に対して安定した巻き取りと高品質なコーティングを実現します。巻き取り工程中の巻き取り速度と張力データをリアルタイムで監視することで、生産上の意思決定を強力にサポートします。
② ブラックゴールドドラム技術：
Naura Vacuumが独自に開発したブラックゴールドドラム技術は、eMeridian RR-Mシリーズのマグネトロンスパッタリング巻き取りコーティング装置と、eMeridian RR-Rワイヤフィーディング式蒸着巻き取りコーティング装置に採用されています。この技術は、特殊材料を用いてコーティングドラムの表面処理を施すことで、基板とコーティングドラムの密着性を向上させ、システムの熱管理能力を高め、膜質を確保します。
③ 低温マグネトロンスパッタリング技術：
フレキシブルポリマー薄膜材料が高温で容易に変形するというボトルネックを解決するため、Naura Vacuumは独自にカソードシステムを開発し、革新的な補助アノードを設計するとともに、磁場分布を最適化することで、非常に均一なプラズマ分布を実現しました。これにより、マグネトロンスパッタリング中の基板表面温度が大幅に低下し、製品歩留まりが向上します。
④ ワイヤフィーディング式蒸着技術：
蒸着シミュレーションモデルを構築し、蒸着システムを最適化したことで、コーティングの均一性が大幅に向上しました。ワイヤ送給閉ループ制御モジュールを開発し、安定したワイヤ送給制御と、蒸着ボート上のワイヤ着地位置および角度のリアルタイム調整により、安定した材料蒸着を実現し、膜の均一性を大幅に向上させました。
⑤ ガスイオンエッチングおよびアシスト蒸着技術：
この技術は、基板表面の効果的な洗浄とエッチングを可能にし、膜と基板の密着性および膜質を向上させます。独自に開発されたリニアイオン源はフィラメントやグリッドを持たず、シンプルな構造と長寿命を実現しています。また、Ar、H₂、O₂、C₂H₂などの不活性ガスや反応混合物と混合して循環させることができ、反応性蒸着源としてだけでなく、蒸着補助剤としても使用可能で、膜質の向上に貢献します。
現在、リチウム電池業界は深刻な調整期を迎えています。原材料価格の高騰はコスト圧力を一層強めており、企業にとってコスト削減と効率向上が喫緊の課題となっています。将来を見据えると、独自の性能を持つ複合集電装置は、リチウム電池業界の標準装置となることが期待されています。
こうした背景から、複合集電装置のリーダーであるNaura Vacuumは、飛躍的な発展を遂げようとしています。その深い技術基盤と継続的なプロセス革新により、同社の装置とプロセスは、リチウム電池企業がコスト削減と効率向上という目標を達成するのを支援し、リチウム電池業界をより効率的で環境に優しく、持続可能な発展へと導きます。
出典: 元記事を読む
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