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锂离子电池负极为什么用铜箔不用铝箔

来源:钜大LARGE    2019-09-11    点击量:110

锂离子电池负极为什么用铜箔不用铝箔?提升锂离子电池比能量的途径无非是使用更高容量的正负极材料,厚度更薄的隔膜纸,厚度更薄的铜箔铝箔,尽可能的减少其他辅助添加物。锂离子电池集流体的主要材料是金属箔(如铜箔、铝箔),其功用是将电池活性物质产生的电流汇集起来,以便形成较大的电流输出。


锂离子电池负极为什么用铜箔不用铝箔?


根据锂离子电池的工作原理和结构设计,正极和负极材料需涂覆于导电集流体上,因此集流体应与活性物质充分接触,并且内阻应尽可能小。铜箔和铝箔具有良好的导电性、、已形成氧化保护膜、质地较软有利于粘结、制造技术较成熟、价格相对低廉等优势,因此被选择作为锂离子电池集流体的主要材料。


锂离子电池的正极电位高,铝箔的氧化层比较致密,可防止集流体氧化,而铜在高电位下会发生嵌锂反应,不宜做正极集流体,正极集流体一般采用铝箔;而负极的电位低,铝箔在低电位下易形成铝锂合金,负极集流体一般采用铜箔,铜箔和铝箔之间不具备互替性。


一是铜铝箔导电性好,质地软,价格便宜。


二是铜铝箔在空气中也相对比较稳定。铝很容易跟空气中的氧气发生化学反应,在铝表面层生成一层致密的氧化膜,阻止铝的进一步反应,而这层很薄的氧化膜在电解液中对铝也有一定的保护作用。


三是锂电池正负极电位决定正极用铝箔,负极用铜箔,而非反过来。正极电位高,铜箔在高电位下很容易被氧化,而铝的氧化电位高,且铝箔表层有致密的氧化膜,对内部的铝也有较好的保护作用。


锂电铜箔性能指标对锂电池的影响


作为锂电池的集流体的锂电铜箔,一般厚度通常在7-20μm之间。目前新能源汽车配备的铜箔厚度为8~12μm,整车铜箔的质量达到10kg以上。锂电铜箔厚度越小,意味着电池的重量将越轻。


同时,更薄的锂电铜箔也意味着更小的电阻,则电池的性能也将得到提升。因此,减轻电池上铜箔的质量,降低铜箔原材料成本,同时提供更高的能量密度,成为动力锂电池用铜箔关键。我们认为,未来使用更加轻薄的锂电铜箔是大趋势。


微孔箔材在锂离子电池的应用具有哪些优势呢?


1、直接有效提升锂电池比能量


同等规格的箔材,孔隙率17%的微孔箔,重量减少17%;同等面密度,正负极压实提高。


2、有效提升锂电池倍率性能


常规箔材的锂电池,锂离子的迁移通过箔材二维方向向极耳端扩散,箔材通孔后,锂离子的扩散路径可转化为立体全方位穿透,且可通过进入到孔隙间的正负极材料与箔材的接触面增加,缩小锂离子迁移半径,提高导电效率。


3、有效降低锂电池内阻


同等箔材做的对比显示,同时使用用冲孔铜箔与铝箔可有效降低内阻8%~20%。


4、锂电池电解液确保浸润一致性


常规箔材的锂电池,电解液从纵向四周向中心扩散浸润,打孔后是呈立体式渗透扩散,彻底消除部分电池极片中心浸润不到的问题。行业内,已有反馈单体电芯一致性不够的原因之一就是浸润一致性引起的。


铜箔在锂离子电池中既是负极活性材料的载体,又是负极电子的收集与传导体,因此对其有特殊的技术要求,即必须具有良好的导电性,表面能均匀地涂敷负极材料而不脱落,并具有良好的耐蚀性。


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