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技術文章

鋰離子電池的正極為什么用鋁箔?

日期:2019-11-15 13:00
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摘要:鋰離子電池的正極為什么用鋁箔,而負極用銅箔?

鋰離子電池的正極為什么用鋁箔,而負極用銅箔,原因有以下三點:

一是銅鋁箔導電性好,質地軟,價格便宜。

    我們都知道,鋰電池工作原理是將化學能轉化為電能的一種電化學裝置,那么在這個過程中,我們需要一種介質把化學能轉化的電能傳遞出來,這里就需要導電的材料。而在普通材料中,金屬材料是導電性*好的材料而在金屬材料里價格便宜導電性又好的就是銅箔和鋁箔。同時,在鋰電池中,我們主要有卷繞和疊片兩種加工方式。相對于卷繞來說,需要用于制備電池的極片具有一定的柔軟性,才能保證極片在卷繞時不發生脆斷等問題,而金屬材料中,銅鋁箔也是質地較軟的金屬。*后就是考慮電池制備成本,相對來說,銅鋁箔價格相對便宜,世界上銅和鋁元素資源豐富。

二是銅鋁箔在空氣中也相對比較穩定。

     鋁很容易跟空氣中的氧氣發生化學反應,在鋁表面層生成一層致密的氧化膜,阻止鋁的進一步反應,而這層很薄的氧化膜在電解液中對鋁也有一定的保護作用。銅在空氣中本身比較穩定,在干燥的空氣中基本不反應。

三是鋰電池正負極電位決定正極用鋁箔,負極用銅箔,而非反過來。

    正極電位高,銅箔在高電位下很容易被氧化,而鋁的氧化電位高,且鋁箔表層有致密的氧化膜,對內部的鋁也有較好的保護作用。

對于鋰離子電池來說,通常使用的正極集流體是鋁箔,負極集流體是銅箔,為了保證集流體在電池內部穩定性,二者純度都要求在98%以上。隨著鋰電技術的不斷發展,無論是用于數碼產品的鋰電池還是電動汽車的電池,我們都希望電池的能量密度盡量高,電池的重量越來越輕,而在集流體這塊*主要就是降低集流體的厚度和重量,從直觀上來減少電池的體積和重量。

鋰電用銅鋁箔厚度要求

    隨著近些年鋰電迅猛發展,鋰電池用集流體發展也很快。正極鋁箔由前幾年的16um降低到14um,再到12um,現在已經不少電池生產廠家已經量產使用10um的鋁箔,甚至用到8um。而負極用銅箔,由于本身銅箔柔韌性較好,其厚度由之前12um降低到10um,再到8um,到目前有很大部分電池廠家量產用6um,以及部分廠家正在開發的5um/4um都是有可能使用的。由于鋰電池對于使用的銅鋁箔純度要求高,材料的密度基本在同一水平,隨著開發厚度的降低,其面密度也相應降低,電池的重量自然也是越來越小,符合我們對于鋰電池的需求。

鋰電用銅鋁箔表面粗糙度要求

    對于集流體,除了其厚度重量對鋰電池有影響外,集流體表面性能對電池的生產及性能也有較大的影響。尤其是負極集流體,由于制備技術的缺陷,市場上的銅箔以單面毛、雙面毛、雙面粗化品種為主。這種兩面結構不對稱導致負極兩面涂層接觸電阻不對稱,進而使兩面負極容量不能均勻釋放;同時,兩面不對稱也引發負極涂層粘結強度不一致,是的兩面負極涂層充放電循環壽命嚴重失衡,進而加快電池容量的衰減。

涂碳鋁箔/銅箔的性能優勢

  一、顯著提高電池組使用一致性,大幅降低電池組成本。

  二、提高活性材料和集流體的粘接附著力,降低極片制造成本。

  三、減小極化,提高倍率和克容量,提升電池性能。

  四、保護集流體,延長電池使用壽命。

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