【蓝狮平台资讯】锂电池负极用铜箔的原因

锂电池负极用铜箔的原因

池是利用储存在正极材猜中的锂离子以及电子在充电放电过程中反向移动然后完成正常作业的，其主要结构为正极、负极和电解液。除了主要的四大部格外，用来寄存正负极资料的集流体也是的重要组成部分，其主要功能是将电池活性物质发生的电流汇集起来，以便构成较大的电流对外输出。依据锂离子电池的作业原理和结构设计，正极和负极资料需涂覆于导电集流体上，因而集流体应与活性物质充分触摸，而且内阻应尽或许小。

铜箔和铝箔具有杰出的导电性、、已构成氧化维护膜、质地较软有利于粘结、制作技能较成熟、价格相对低价等优势，因而被选择作为集流体的主要资料。的正极电位高，铝箔的氧化层比较细密，可避免集流体氧化，而铜在高电位下会发生嵌锂反响，不宜做正极集流体，正极集流体一般选用铝箔；而负极的电位低，铝箔在低电位下易构成铝锂合金，负极集流体一般选用铜箔，铜箔和铝箔之间不具备互替性。

锂离子电池原理图

锂离子电池内部结构

锂离子电池内部结构电池的负极活性物质由约90%的负极活性物质碳资料、4%~5%的乙炔黑导电剂、6%~7%的粘合剂均匀混合后，一般将配好的负极活性酱料均匀涂覆于铜箔集流体外表，活性资料厚度为50~100m，经枯燥、滚压、分切等工序，制得负极电极。的根本功能与整个电池体系的资料密切相关。关于负极，除负极活性资料外，铜箔的质量也对负极制作工艺及电池功能有很大影响。

锂电铜箔功能指标对的影响

作为的集流体的锂电铜箔，一般厚度通常在7-20μm之间。现在新能源轿车配备的铜箔厚度为8~12μm，整车铜箔的质量到达10kg以上。锂电铜箔厚度越小，意味着电池的重量将越轻。一起，更薄的锂电铜箔也意味着更小的电阻，则电池的功能也将得到提高。因而，减轻电池上铜箔的质量，下降铜箔原资料本钱，一起提供更高的能量密度，成为动力用铜箔要害。咱们认为，未来运用更加轻薄的锂电铜箔是大趋势。

锂电铜箔功能要求

为何负极用铜箔，正极用铝箔？

关于锂离子电池来说，通常运用的正极集流体是铝箔，负极集流体是铜箔。为了确保集流体在电池内部安稳性，二者纯度都要求在98%以上。跟着锂电技能的不断开展，无论是用于数码产品的仍是电动轿车的电池，咱们都希望电池的能量密度尽量高，电池的重量越来越轻，而在集流体这块最主要便是下降集流体的厚度和重量，从直观上来减少电池的体积和重量。锂离子电池的正极为什么用铝箔，而负极用铜箔，原因有以下三点：

☆一是铜铝箔导电性好，质地软，价格廉价。

咱们都知道，作业原理是将化学能转化为电能的一种电化学设备，那么在这个过程中，咱们需求一种介质把化学能转化的电能传递出来，这里就需求导电的资料。而在普通材猜中，金属资料是导电性最好的资料而在金属资料里价格廉价导电性又好的便是铜箔和铝箔。一起，在中，咱们主要有卷绕和叠片两种加工方法。相关于卷绕来说，需求用于制备电池的极片具有必定的柔软性，才能确保极片在卷绕时不发生脆断等问题，而金属材猜中，铜铝箔也是质地较软的金属。最后便是考虑电池制备本钱，相对来说，铜铝箔价格相对廉价，世界上铜和铝元素资源丰富。

☆二是铜铝箔在空气中也相对比较安稳。

铝很简单跟空气中的氧气发生化学反响，在铝外表层生成一层细密的氧化膜，阻挠铝的进一步反响，而这层很薄的氧化膜在电解液中对铝也有必定的维护效果。铜在空气中自身比较安稳，在枯燥的空气中根本不反响。

☆三是正负极电位决议正极用铝箔，负极用铜箔，而非反过来。

正极电位高，铜箔在高电位下很简单被氧化，而铝的氧化电位高，且铝箔表层有细密的氧化膜，对内部的铝也有较好的维护效果。选用两者做集流体都是因为两者导电性好，质地比较软（或许这也会有利于粘结），也相对常见比较廉价，一起两者外表都能构成一层氧化物维护膜。

一、金属铝的晶格八面体空隙巨细与Li 巨细附近，极易与Li构成金属间隙化合物，Li 和Al不仅构成了化学式为LiAl的合金，还有或许构成了Li3Al2或Li4Al3。因为金属Al与Li 反响的高生动性，使金属Al耗费了大量的Li ，自身的结构和形状也遭到损坏，故不能作为锂离子电池负极的集流体；而Cu在电池充放电过程中，只要很少的嵌锂容量，而且坚持了结构和电化学功能的安稳，可作为锂离子电池负极的集流体；Cu箔在3.75V时，极化电流开始显着增大，而且呈直线上升，氧化加剧，标明Cu在此电位下开始不安稳；而铝箔在整个极化电位区间，极化电流较小，而且安稳，没有观察到显着腐蚀现象的发生，坚持了电化学功能的安稳。因为在锂离子电池正极电位区间， Al的嵌锂容量较小，而且可以坚持电化学安稳，适协作锂离子电池的正极集流体。

二、铜/镍外表氧化层属于半导体，电子导通，氧化层太厚，阻抗较大；而铝外表氧化层氧化铝属绝缘体，氧化层不能导电，但因为其很薄，通过隧道效应完成电子电导，若氧化层较厚，铝箔导电性级差，甚至绝缘。一般集流体在运用前最好要通过外表清洗，一方面洗去油污，一起可除掉厚氧化层。

三、正极电位高，铝薄氧化层非常细密，可避免集流体氧化。而铜/镍箔氧化层较疏松些，为避免其氧化，电位比较低较好，一起Li难与Cu/镍在低电位下构成嵌锂合金，但是若铜/镍外表大量氧化，在稍高电位下Li会与氧化铜/镍发生嵌锂发应。而铝箔不能用作负极，低电位下会发生LiAl合金化。

四、集流体要求成分纯。Al的成分不纯会导致外表膜不细密而发生点腐蚀，更甚因为外表膜的损坏导致生成LiAl合金。

锂电用铜铝箔厚度要求：

跟着近些年锂电迅猛开展，用集流体开展也很快。正极铝箔由前几年的16um下降到14um，再到12um，现在现已不少电池生产厂家现已量产运用10um的铝箔，甚至用到8um。而负极用铜箔，因为自身铜箔柔韧性较好，其厚度由之前12um下降到10um，再到8um，到现在有很大部分电池厂家量产用6um，以及部分厂家正在开发的5um/4um都是有或许运用的。因为关于运用的铜铝箔纯度要求高，资料的密度根本在同一水平，跟着开发厚度的下降，其面密度也相应下降，电池的重量自然也是越来越小，符合咱们关于的需求。

锂电用铜铝箔外表粗糙度要求：

关于集流体，除了其厚度重量对有影响外，集流体外表功能对电池的生产及功能也有较大的影响。尤其是负极集流体，因为制备技能的缺陷，市场上的铜箔以单面毛、双面毛、双面粗化品种为主。这种双面结构不对称导致负极双面涂层触摸电阻不对称，进而使双面负极容量不能均匀开释；一起，双面不对称也引发负极涂层粘结强度不一致，是的双面负极涂层充放电循环寿命严峻失衡，进而加速电池容量的衰减。