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角力低空经济 北方华创复合集流体“亮剑”

11/13 10:30
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2023年,中央经济工作首次将低空经济列为战略新型产业,到2024年政府工作报告明确指出,打造低空经济等增长新引擎,推动低空经济加速发展。在政策引领下,各地低空经济产业相继落地。其中,北京发布低空经济行动方案,扩大低空经济应用范围,目标2027年低空经济产值达到1000亿元;深圳市工业化和信息局表示,加快推动设立低空经济产业基金,全周期、全链条支持低空经济产业发展。

从市场规模来看,中国民航局数据显示,2023年我国低空经济市场规模已突破0.5亿元,到2025年将达到1.5万亿元,2035年有望达到3.5亿元。

低空经济具有广阔的发展前景,目前来看,以电动垂直起降航天器(eVTOL)无人机为代表的产品因其便利性、应用范围多样性成为撬动低空经济的杠杆。以上海为代表的国内特大城市明确提出,培育电动垂直起降航空器、工业级无人机、新能源通航飞机领军企业。

低空经济的发展,也有赖于电池产业链的技术进步。以eVTOL为例,对于电池的要求包括高能量密度、高功率、高安全、轻量化等。未来预计eVTOL选用电池的能量密度要求将达到400Wh/kg以上;材料方面,eVTOL需要采用更先进的复合材料以可以减轻飞行器重量,提升飞行效率;又由于特殊的应用场景,航空电池必须足够安全,防范起火短路等事故。

综合以上条件,复合集流体由于其自身的特点支撑航空动力用电池的材料替代要求,推动低空经济产业发展。相比于传统铜箔,复合集流体由于其特殊的三明治结构,可以有效阻断电池正负极接触引起的短路,形成电芯安全的“保险丝”。同时,相比于铜箔,采用复合集流体减重超过50%,能量密度提升5%-10%。

如今复合集流体产业化正处于技术突破和降本攻关的关键时期,推进复合集流体产业化需要一批技术先进、产业应用成熟的企业引领带动。北方华创全资子公司北京北方华创真空技术有限公司,作为国内PVD设备领域领军企业,拥有六十年真空热处理、表面处理装备研发和制造经验。近年来,北方华创真空加快从高端半导体技术切入复合集流体产业化应用,实现复合集流体关键装备的技术突破,进而加快低空经济的发展。

目前,北方华创真空已经形成eMeridian RR系列卷绕镀膜产品系列,覆盖复合集流体卷绕、镀膜等关键环节。其中,eMeridian RR-M系列磁控溅射卷绕镀膜设备可支持PET、BOPP、PI、SUS等多种类基材,支持生产的基材宽幅达600-2000mm,基材厚度达3-50微米,卷绕速度达到0.1-30m/min,张力范围达10-250N。产线生产速度突破20m/min,PET复合铜箔实现15000m无孔洞、无褶皱镀膜。

eMeridian RR-R送丝蒸发卷绕镀膜设备支持生产的基材宽幅达600-2000mm,基材厚度达4.5-50微米,卷绕速度达到0.1-100m/min,张力范围达10-250N。在关键技术领域,北方华创真空在自研了多项关键技术保证设备高效能、高质量运行,推动产业快速发展。

e-Web智能卷绕控制系统,通过改良卷绕系统的力学模型,设计出一套独家多段张力控制方案,成功解决了高低速卷绕辊与基材之间的张力分配问题,确保了不同柔性基材的高速平稳运行。黑金鼓技术,通过采用特殊材料对镀膜鼓进行表面处理,改善了基材与镀膜鼓的贴合效果,提升了系统热量管理能力,保证薄膜质量。

低温磁控溅射技术,针对柔性高分子薄膜材料在高温下容易发生受热变形的瓶颈问题,北方华创真空创新辅助阳极设计,优化磁场分布,实现了等离子体的高均匀分布,极大降低了磁控溅射过程中基材表面温度,提升了产品良率送丝蒸发技术,开发送丝闭环控制模块,通过金属丝的稳定夹送控制、金属丝在蒸发舟上的落点和角度的实时调整,最终实现材料的稳定蒸发,极大提升了薄膜均匀性。

气体离子刻蚀及辅助沉积技术,北方华创真空自主开发的线性离子源,源内无灯丝、无栅极,结构简单、寿命长,源体可通入惰性气体及反应混合气,实现对基材表面的有效清洗和刻蚀,提升膜基结合力、改善膜层质量。在政策、技术、产业等多个维度的助力下,国内低空经济正蓄势待发,新产业、新产品、新应用正逐渐崛起,而作为高端复合集流体材料制造的关键一环,北方华创真空支撑低空经济动力电池材料改善,也将赋能产业新发展。

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