航天动力大牛，居然也是IC材料新星
lucy668 2024年06月21日 星期五 下午 18:58
航天动力大牛，居然也是IC材料新星
2024年1月15日，航天科技集团六院西安航天动力研究所西航源动力工程有限公司（以下简称“西航源动力”）官宣：其承揽的印尼海亮新材料有限公司的，年产10万吨高性能电解铜箔材料一期项目第一系统，一次试产成功，顺利产出铜箔产品。
作为项目核心设备供应商，西航源动力向印尼海亮公司提供了高效溶铜系统、锂电铜箔一体机等系列成套装备，如期完成了项目设备交付、安装调试、开机试车等工作，实现海外市场新突破。
兵器迷点评如下：
一、电解铜箔
电解铜箔(Electrodeposited copper)，主要包括两类铜箔。第一类是电子电路铜箔，即用于集成电路覆铜板CCL（ Copper Clad Laminate）和印制电路板(PCB)的铜箔。第二类是锂电铜箔，即锂离子电池负极制造的重要的材料，被称为电子、电力传输的“神经网”。
电子电路标准铜箔，有厚度为18微米（以下用μm表示）μm、35μm两种主流规格。工艺水平高密度集成多层板，等等。
锂电铜箔方面，随着新能源汽车行业发展，锂离子电池市场需求量不断增长，带动锂电铜箔需求大幅上升，这类铜箔的主流厚度为6-9μ。
近年来，铜箔市场持续扩张，年年均增长率将在20%左右。据业内统计，铜箔厂每1万吨产能扩张需投资约2.5亿元，其中包括42台套生箔系统，和高效溶铜罐、阳极板耗材、表面处理机（用于电子电路铜箔）等设备。
因此铜箔设备市场，就成为了半导体和IC设备厂商新的众矢之的。
二、西航源动力公司
西安航天动力研究所，是我兔液体火箭发动机的研究、设计单位，隶属于航天科技集团推进技术研究院（即六院）。该所拥有“液体火箭发动机技术国家级重点实验室”。60多年来，该所成功研制出60余种液体火箭发动机，应用于导弹、火箭、卫星及飞船各个领域。承担着长征系列运载火箭发动机、轨姿控发动机、新一代运载大推力液氧/煤油高压补燃发动机，以及吸气式动力系统等液体航天动力的研究、设计任务。
因此，该所拥有”中国航天动力之乡”的美誉。先后获得国家级重大成果奖40多项，“中国载人航天工程突出贡献奖”等荣誉称号——妥妥的航天动力大牛啊！
本文开头新闻中的西安航天动力研究所西航源动力工程有限公司（以下简称“西航源动力”），则为西安航天动力研究所旗下公司。该公司的主营业务之一，就是电解铜箔的生产设备。
这位问了——搞航天发动机的，来搞IC半导体和锂电设备，这跨度够大的啊，不会扯着D吗？
问到点儿上了。
西航源动力公司，正是在依托航天动力的先进技术上，并以此为优势，才做出了生产铜箔设备的决策。
举个栗子：
铜箔生产的两个关键步骤，一个是溶铜：主要就是电解液制备，在特种造液槽罐内，用硫酸、去离子水将铜料制成硫酸铜溶液，为生箔工序提供符合工艺标准的电解液。另一个是生箔，就是在生箔机电解槽中，硫酸铜电解液在直流电作用下，铜离子获得电子，通过电沉积而制成原箔，经过阴极辊——记住这个词后边有”埋伏”——的连续转动、酸洗、水洗、烘干、剥离等工序，并将铜箔连续剥离、收卷而形成卷装原箔。
西航源动力，正是在这两个工序的研发上，大大借助了航天技术的优势——
2023年5月，西航源动力官宣：公司设计部的溶铜装备项目组，利用液体火箭发动机同轴离心式喷雾气液混合技术，开发出第三代多相混合式高效溶铜装置，溶铜效率远高于传统工艺6倍以上。由此，一个1万吨产能的锂电铜箔生产项目，就能节省1200万元的流动资金。
不仅如此，项目中还利用物料自身反应热，代替蒸汽等热源的消耗，通过流程优化，将生箔系统内排出的废酸气循环至溶铜罐中，进行资源回收利用，最终实现系统碳的净零排放。
设计部的另一个项目组——铜箔装备项目组，从张力耦合、烘干装置优化、线速匹配等角度入手，使铜箔装备张力控制精度提高1倍，烘干效果提高1.5倍，成功研发出新一代竖直槽锂电一体机，有效解决铜箔打褶、起皱及箔料抖动等铜箔生产过程中的问题。同时，还依托航天液体动力的流体控制等数字化技术，通过数值仿真完成供液系统中复杂的流场分析，使电镀液性能稳定、保证铜箔克数均匀，提高铜箔抗拉强度、保持更好的延伸率。这样，生箔机拉不但能拉出薄如蝉翼的超万米铜箔，而且保持一致性、不起皱、无裂纹等高品质。
在我兔航天技术的加持下，西航源动力很快开发出各种铜箔生产的核心设备，包括锂电箔一体机、生箔机、表面处理机、电解液供给系统（溶铜罐、过滤器等）、全自动阴极辊研磨机等成套装备。
其中，生箔机所产的铜箔厚度为6-400μm，阴极辊直径：φ500-2700mm，生箔最大电流60KA，生箔浸液率：≥50%。
其表面处理机运行速度30m/min。
2009年，西航源动力的8至10微米锂电一体机出口岛省（个人估计是岛省长春石化，待证），打破本子和带喊铜箔设备在岛省的垄断局面。
2017年，西航源动力6μ超薄锂电成套设备研制成功。
2021年2月，广西玉林超华科技年产10万吨高精度铜箔和1000万张高频覆铜板产业基地项目（一期）设备供应签约仪式举行，西航源动力获得3亿元+订单。西航源动力一举打入了全球最大产能和最先进的电子铜箔单体生产基地的供应链，也成为超华科技最大设备供应商。
2021年9月，西航源动力与浙江某锂电公司签署年产2万吨锂电铜箔成套设备合同。
2021年11月7日，海亮股份公告，投资89亿元在兰州市建设年产15万吨高性能铜箔材料项目（包括12万吨锂电铜箔和3万吨标准铜箔），并已经与西航源动力签订阴极辊、生箔一体机等核心关键设备的采购合同。
至此，西航源动力2021年的铜箔设备合同额已突破10亿元，同比增长300%+，并与全球铜箔十强企业中的九家建立了业务合作关系。
2022年7月，西航源动力与国内某龙头企业接连签订铜箔成套装备合同，合同金额共计近2亿元。据悉，此次签约将分别参与国内5万吨/年锂电铜箔项目、2万吨/年电解铜箔项目建设。2022年，西航源动力的锂电铜箔装备新签合同逾11亿元，再创新高。
2023年，航天源动力开始加大岛省和东南亚市场的开拓力度，铜箔成套装备实现国际化营收逾1.5亿元。
正是好风凭借力，送我上青云啊。
不过……
该公司制造电解铜箔设备中，有一个核心部件，就是上文“埋伏”的生箔机中的阴极辊，可不是西航源动力生产的。
有朋友急了——难道阴极辊这个核心部件，又被进口卡了我兔的脖子不成？
别急，这个核心部件，也是我兔生产的。而且，和西航源动力一样，也是航天科技旗下的一家企业，这就是——
三、西安航天动力机械厂
我兔航天科技集团公司第四研究院第七四一四厂——西安航天动力机械厂（以下简称“西航机械厂”），建于1969年。在精密数控加工，特种材料压力容器和非标设备的设计制造，超高强度钢焊接，大型工件热处理及强力旋压等方面拥有较强的技术优势，专门从事航天固体火箭发动机金属制品的研制生产，是我兔承担航天产品研制的大型骨干综合性机械制造厂。
再说刚才提到的铜箔生产的核心部件——阴极辊，被称为电解铜箔之母。长期以来，国内阴极辊的设计制造水平一直在直径2米以下，而高端铜箔产品生产必须的2.7米阴极辊，一直依赖进口。2.7米阴极辊的国内市场，曾长期垄断性的掌握在本子的新日铁、三船、泰克斯，和带喊PNT这两国4厂手中。
在半导体IC行业国产化的大浪中，怎么能缺的了国产高端阴极辊呢？
目前我国能够规模化量产阴极辊的，有3家，其中最牛的就是——
西航机械厂、洪田科技，和西安泰金。
与西航源动力公司一样，西航机械厂也是依托40多年来在航天固体火箭发动机金属壳体旋压设备和金属圆筒无缝旋压成形工艺等技术优势，强势进入阴极辊生产领域。
这位说了——进入就进入呗，咋还“强势”呢？这个兵器迷就会忽悠。
呵呵，您往下看：
2016年1月30日，国产化2.7米阴极辊钛筒在西航机械厂研制成功，结束我国 2.7米阴极辊完全进口海外的历史。
2016年5月1日，国内首台直径2.7米阴极辊顺利下线，出厂交付用户。它不但填补了国内空白，而且还获得国家授权专利30余项。其采用航天火箭无缝旋压成形钛筒技术及特殊工艺制造的阴极辊，与本子等国外企业采用卷焊成形钛筒技术制造的阴极辊相比，具有钛筒厚度大、寿命长，箔面无压痕、无亮带，铜箔品相更好的特点。经过用户测试试用，“各个参数指标都满足要求，性能也很稳定，完全可替代进口。”
随即，用户与西航机械厂签订大批量产品订单——居然一次就有80多台，合同额超过1.2亿元！
咋样，是不是很励志？
这个消息一出，轰动国内铜箔业界。客户把西航机械厂的门槛都踩破了。兵器迷可没有夸张哦——仅仅1年多，西航机械厂的大型阴极辊，已经一口气拿下国内市场的半壁江山。
至今，该厂产品基本上打破了进口产品的垄断，在阴极辊领域的国内市占率，高达60%以上。而且，全球阴极辊钛筒生产工艺，从此形成了我兔为首的旋压工艺，和本子为首的焊接工艺，这两大技术路线。本子的工艺特点是允许大电流输入，导电均匀性好，桶径不受限制，但那条焊缝却是异形晶体组织，需要二次加工修复。我兔旋压一次成型无缝钛筒克服了这个缺点，但桶的内壁变薄，幅宽方向拉伸，晶体结构受旋压过程发生变化，一致性控制较难——而这就是西航机械厂的独门绝技了，该厂阴极辊生产的铜箔，极其平整漂亮。
至此，中国阴极辊，与行业顶尖对手并驾齐驱，各领风骚。
咋样，是不是很强势？而且强势的让人很舒适？
企业和行业专家联合攻关，研制出2.7米“新一代高精度进口替代阴极辊”，使钛筒晶粒度从此前的7-8级，全部提高到10级以上，钛筒内部组织致密性、电流密度均匀性和导电能力也大幅提高，生箔质量再获显著提升。
2022年9月22日，西航机械厂在“新能源锂电铜箔核心装备阴极辊月产百台暨3米新品上市发布仪式”上，将3米直径阴极辊交付用户，实现国产3米直径阴极辊的率先突破，并与客户签下批量订单。
同时，全球首台1.85米巨幅宽度的阴极辊在西航机械厂投产。该厂大直径阴极辊的月产能力也突破了百台大关。
结合航天科技六院西航源动力公司和四院西航机械厂的励志故事，大家应该明白，兵器迷的文章标题，为什么是——”航天动力大牛，居然也是IC材料新星“了吧。
四、差距和未来为我们的进步高兴的同时，必须注意到，对手也没闲着——
首先，是铜箔厚度：作为锂电池负极材料，铜箔的厚度、抗拉强度、延伸率等参数，是锂电池的性能和寿命的决定因素。如果锂电铜箔由8μm降至4.5μm，锂电池的能量密度就能提升约8-10%。而且，消费级电子产品追求轻薄甚至可穿戴，也在推动锂电池体积的小型化、能量密度提升。这两大因素，正在迫使电子电路铜箔和锂电铜箔的厚度进一步变薄。4.5-6μm规格的锂电池铜箔产品，已经大量应用。
但是，铜箔越薄，对铜箔设备的精度和运转平稳性要求越高，对阳极和伺服电机的控制精度，以及生箔设备的结构优化，都提出了极高的挑战。
本子在2005年前就已实现3μm和5μm电解铜箔生产，成为全球最高端电解铜箔的核心供应商。目前，部分本子、带喊企业已攻克了1.5μm超薄铜箔的生产技术，进一步提高技术垄断门槛。
而国内在这方面差距较大。比如：国内铜箔厂商三强之一的诺德股份（另外两家是超华科技，和深圳灵宝华鑫），2022-2023年才开始4.5μm和4μm极薄铜箔的量生产和交付，3.5μm铜箔正在验证中。应用端仍然以6μm极薄铜箔为主流，但铜箔厚度、抗拉强度、延伸率、耐热性和耐腐蚀性等指标已经难以满足下一代锂电池的应用需求。而宁德时代、亿纬锂能、中创新航、蜂巢能源等，也才开始大规模布局5μm、4.5μm等锂电铜箔。
而我兔到2021年，西航源动力才拿下4.5μm极薄锂电铜箔设备技术难关，2023年2月，才发布了4.5微米极薄锂电铜箔一体机等高精电解铜箔装备，仍有一定的技术差距。
第二是阴极辊：本子阴极辊的晶粒度可以达到12级以上，我兔目前的最高精度为10级。
最后，本子更是在华成立了多家铜箔公司，比如古河电工（上海）有限公司、东莞日矿富士电子有限公司、三井铜箔（苏州）有限公司，主要集中在高端铜箔生产，目的就是垄断性卡位利润最丰厚的这块市场。
IC产业高技术竞争，是没有终点的赛道。尽管存在各种技术难关和非技术障碍，相信西航动力的这两家战斗型企业，是既不会沮丧，更不会低头的。而是就像他们发射长征火箭那样，动力澎湃，一往无前，去赢得一个、又一个新的胜利。
毕竟，要说“被领先、被垄断、被制裁”的夹生饭，谁还有咱们中国航天吃得多？
您说呢？
≈网图侵删哦≈
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