在ABS塑料上实施电镀技术的报道,最早可追溯到20世纪60年代中后期。到80年代后期,国内将ABS塑料电镀技术移植到聚氨酯海绵上,以块状泡沫镍的形式在镍镉电池电极上得到应用。到80年代末90年代初,为适应逐渐成长起来的中国镍镉、镍氢电池行业的需求,日本的住友、法国的Nitech、美国的Retec、加拿大的Inco以其连续带状泡沫镍产品进入中国市场。但价格居高不下,难被中国电池企业接受。
从1998年起,长沙力元等国内企业开始生产连续带状泡沫镍,至2000年完成其技术改造和技术创新之后,产能和产品质量可与国际同类产品比肩,不仅满足国内电池行业的需求,助力中国电池的质量和生产方式上了一个台阶,而且其连续带状泡沫镍以性价比优势为国际知名电池企业法国的SAFT、德国的VARTA、日本的松下和三洋、香港的超霸、深圳的比亚迪等供货。国外泡沫镍生产商逐渐退出了中国市场,并且国外几家泡沫镍企业陆续停产。
目前,全球的泡沫镍制造企业主要集中在中国和日本,而且中国企业数量居多。美、德、法等国的电池公司也长期向中国的泡沫镍生产企业定购连续带状泡沫镍。
主要的泡沫镍生产企业有中国湖南常德力元新材料有限责任公司(该公司位于常德经济技术开发区)、日本富山住友电工株式会社(位于富山县射水市奈吴江10-2)、中国大连爱蓝天高新技术材料有限公司(系中外合资,位于大连保税区)、中国菏泽天宇科技开发有限责任公司(位于山东菏泽)、中国梧州三和新材料科技有限公司(HGP)(位于广西梧州市工业园区内)。
上述企业生产主要的泡沫镍产品皆为连续带材,应用领域多为先进二次电池电极基板材料。针对不同用途,各企业力图强化自身产品的个性化优势,在激烈的市场竞争中争取主动。例如,服务于HEV的无铜泡沫镍,一直以来都是该产业的一项标杆产品。
目前泡沫镍的市场应用领域仍然主要集中在镍系列电池中,但逐渐朝个性化、更高质量的精品化方向发展。从技术创新的潜在优势来看,镍氢电池从高压到低压的电池体系,从空间服务到地面的商业应用,已经有了深厚的科学理论和技术实践的积累,为后续的技术创新准备了坚实的条件。中国是稀土资源丰富的国家,一些资深的最早成功开发低压镍氢电池的中外企业和研究机构,始终坚守在对镍氢电池技术深层次的研发探究岗位上,镍氢电池的性能有望进一步提高,这有助于推动泡沫镍市场需求的拓展和技术的提升。
近年来,虽然镍镉、镍氢电池的部分应用领域被锂离子电池取代,尤其是便携式电器对电池的应用,多倾向锂离子电池。然而,锂离子电池在实际应用中暴露出了电性能的不尽如人意,例如,电池容量常被嫌不足,锂离子电池正、负极基板、平面结构的铝箔和铜箔对活性物质的附着强度和填充量常常很不理想。泡沫镍虽然因用于镍系列电池基板而被开发,但具有在中性及碱性介质中普遍适用的金属材料的属性,而且又独具其他金属材料少有的三维网络结构的特征,这种三维网络结构是电池和电极开发中十分看重的基板品质。因此,锂离子电池的开发者们对三维网络结构的泡沫镍寄予厚望,充满期待,泡沫镍的应用也有望从镍系列电池向锂离子电池的应用延伸。
此外,借鉴泡沫镍的生产路线和工艺技术,各类泡沫金属,如泡沫铜、泡沫铁、泡沫镍铁的制件和片材也被制造出来,如图3-41所示。这些形态各异的产品,实际上是泡沫镍的衍生品,它们是按照不同厚度、不同孔径,以及根据设备的加工能力,选择了不同尺寸的聚氨酯海绵作模芯,在不同性质的电解液(如镀铜、镀银、镀铁、镀铁镍、镀镍钴、镀黄铜等)中,完成电铸加工,再根据需要实施调质热处理而制造出来的,形成了一个独具特色的电铸型泡沫金属系列。这些制件和片材可满足不同介质、不同工况条件下的分离、过滤、隔声、防振、电极的预制、催化载体、电磁屏蔽等个性化功能需求。虽然目前它们在泡沫金属的产量中所占比例仅为5%左右,但它们涉足的应用领域广泛,本书第十五章针对泡沫镍的应用进行相关介绍。
图3-41 形态各异的泡沫金属制品及块状泡沫镍片材
根据国研网和千讯咨询收集的数据,对中国泡沫镍行业在2013—2017年的产量及增速作了统计整理:2013年,中国泡沫镍行业的产量为1099.7万平方米;2014年,为1206.0万平方米,同比增长9.7%;2015年的产量为1307.5万平方米,同比增长8.4%;2016年的产量为1415.1万平方米,同比增长8.25;到2017年,国内泡沫镍年产量达到1514.7万平方米,增速为7.0%,如图3-42所示。对同期的产能和市场规模也作了如图3-43和图3-44所示的对比。与此同时,该报告根据2013—2017年泡沫镍市场规模和产业政策、市场等因素得到的拟合模型。根据拟合模型计算出2022年中国泡沫镍行业市场规模将达到2021.0万平方米,相关数据如图3-45所示。泡沫镍的未来市场仍处于需求成长期。
图3-42 2013—2017年中国泡沫镍行业产量及增速
图3-43 2013—2017年中国泡沫镍行业产能及增速
图3-44 2013—2017年泡沫镍行业市场规模及增速
图3-45 2013—2022年泡沫镍行业市场规模及增速预测