阿森纳卡迪夫城前瞻:鋰離子電池負極為什么用銅箔不用鋁箔

來源:鉅大LARGE    2019-09-11    點擊量:158

卡迪夫城球场 www.wlvaik.com.cn 鋰離子電池負極為什么用銅箔不用鋁箔?提升鋰離子電池比能量的途徑無非是使用更高容量的正負極材料,厚度更薄的隔膜紙,厚度更薄的銅箔鋁箔,盡可能的減少其他輔助添加物。鋰離子電池集流體的主要材料是金屬箔(如銅箔、鋁箔),其功用是將電池活性物質產生的電流匯集起來,以便形成較大的電流輸出。


鋰離子電池負極為什么用銅箔不用鋁箔?


根據鋰離子電池的工作原理和結構設計,正極和負極材料需涂覆于導電集流體上,因此集流體應與活性物質充分接觸,并且內阻應盡可能小。銅箔和鋁箔具有良好的導電性、、已形成氧化?;つ?、質地較軟有利于粘結、制造技術較成熟、價格相對低廉等優勢,因此被選擇作為鋰離子電池集流體的主要材料。


鋰離子電池的正極電位高,鋁箔的氧化層比較致密,可防止集流體氧化,而銅在高電位下會發生嵌鋰反應,不宜做正極集流體,正極集流體一般采用鋁箔;而負極的電位低,鋁箔在低電位下易形成鋁鋰合金,負極集流體一般采用銅箔,銅箔和鋁箔之間不具備互替性。


一是銅鋁箔導電性好,質地軟,價格便宜。


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?;ぷ饔?。


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?;ぷ饔?。


鋰電銅箔性能指標對鋰電池的影響


作為鋰電池的集流體的鋰電銅箔,一般厚度通常在7-20μm之間。目前新能源汽車配備的銅箔厚度為8~12μm,整車銅箔的質量達到10kg以上。鋰電銅箔厚度越小,意味著電池的重量將越輕。


同時,更薄的鋰電銅箔也意味著更小的電阻,則電池的性能也將得到提升。因此,減輕電池上銅箔的質量,降低銅箔原材料成本,同時提供更高的能量密度,成為動力鋰電池用銅箔關鍵。我們認為,未來使用更加輕薄的鋰電銅箔是大趨勢。


微孔箔材在鋰離子電池的應用具有哪些優勢呢?


1、直接有效提升鋰電池比能量


同等規格的箔材,孔隙率17%的微孔箔,重量減少17%;同等面密度,正負極壓實提高。


2、有效提升鋰電池倍率性能


常規箔材的鋰電池,鋰離子的遷移通過箔材二維方向向極耳端擴散,箔材通孔后,鋰離子的擴散路徑可轉化為立體全方位穿透,且可通過進入到孔隙間的正負極材料與箔材的接觸面增加,縮小鋰離子遷移半徑,提高導電效率。


3、有效降低鋰電池內阻


同等箔材做的對比顯示,同時使用用沖孔銅箔與鋁箔可有效降低內阻8%~20%。


4、鋰電池電解液確保浸潤一致性


常規箔材的鋰電池,電解液從縱向四周向中心擴散浸潤,打孔后是呈立體式滲透擴散,徹底消除部分電池極片中心浸潤不到的問題。行業內,已有反饋單體電芯一致性不夠的原因之一就是浸潤一致性引起的。


銅箔在鋰離子電池中既是負極活性材料的載體,又是負極電子的收集與傳導體,因此對其有特殊的技術要求,即必須具有良好的導電性,表面能均勻地涂敷負極材料而不脫落,并具有良好的耐蝕性。


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