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锂离子电池材料——“铜箔”,你了解吗?

时间:2022-07-30

国内新能源汽车行业的爆发式上升,带动了锂离子电池行业的快速发展,你了解锂离子电池材料——“铜箔”吗?
铜箔是锂离子电池负极的关键材料

铜箔是锂离子电池负极的关键材料,它对电池的能量密度和其他性能具有重要影响。它约占锂离子电池成本的5%-8%。在当前电池行业提高质量,降低成本的背景下,超薄,高端是其技术发展和市场需求的关键词。
锂电池利用锂离子和储存在正极材料中的电子在充电和放电过程中沿相反方向移动,以实现正常操作。 它的主要结构是正极,负极和电解质。 除了主要的四个部分外,用于存储正极和负极材料的集电器也是锂电池的重要组成部分。 它的主要功能是收集电池活性物质产生的电流,以形成较大的电流供外部输出。 根据锂离子电池的工作原理和结构设计,需要在导电集电器上涂覆正负极材料,因此集电器应与活性物质充分接触,内阻应为尽可能小。
为什么铜箔能成为锂离子电池负极的关键材料

铜箔和铝箔具有导电性好,形成的氧化保护膜,质地柔软,粘结性好,制造工艺成熟,价格相对较低的优点。因此,它们被选作锂电池集电器的主要材料。锂电池的正极电位高,铝箔的氧化层相对致密,可以防止集电器氧化,而铜在高电位下会发生锂嵌入反应,因此不适合用作正极集电器。正极集电体一般采用铝箔;负极的电 位低,铝箔容易形成低电位的铝锂合金。通常将铜箔用作负极集流体,并且铜箔和铝箔之间没有互换性。

为了确保涂覆在电解铜箔上的负极材料不会脱落,在制备过程中必须添加合适的粘合剂。据了解,目前常用的胶粘剂有PVDF,PTFE,SBR,LA133等。胶接强度不仅取决于胶粘剂本身的理化性质,而且与铜的表面特性有很大关系。挫败。当涂层的结合强度足够高时,可以防止负极在充电和放电循环过程中粉化和掉落,或由于过度的膨胀和收缩而使基材剥离,从而降低循环容量保持率。相反,如果结合强度不满足要求,则随着循环次数的增加,由于涂层的剥离程度的增加,电池的内阻抗增加,并且循环容量的下降加剧。

与涂覆铝箔类似,涂覆铜箔还可以显着降低接触内阻,提高附着力,加速电解质渗透,改善低温性能,减少过程中的毛刺,保护集电器等。目前,与负极相匹配电极材料不是很理想,因此尚未大量使用,需要进一步研究和优化。
降低铜箔原材料的成本,已成为用于动力锂电池的铜箔的关键

作为锂电池的集电体,锂电池铜箔的厚度通常为7〜20μm。目前,装备新能源汽车的铜箔厚度为8-12μm,整车的铜箔质量达到10kg以上。锂铜箔的厚度越小,电池的重量越轻。同时,更薄的锂铜箔也意味着较小的电阻,电池的性能也将得到改善。因此,在提供更高能量密度的同时,降低电池上铜箔的质量,降低铜箔原材料的成本,已成为用于动力锂电池的铜箔的关键。

从技术角度来讲,更薄的锂电铜箔意味着更小的电阻,因此锂离子电池的能量密度等性能也将得到提升。而且,锂电铜箔的厚度越小,则相应的电池的重量也将越轻,能够有效降低铜箔原材料成本。所以,未来使用更加轻薄的锂电铜箔是大势所趋。关于铜箔行业来讲,目前低端铜箔的供求关系基本已经稳定,因此,我们预计随着国内新能源汽车行业的爆发式上升,带动了锂离子电池行业的快速发展,铜箔作为锂离子电池里面重要的零部件之一,未来也将随着锂离子电池行业的发展而快速上升。

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