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鋰電池組為何負極用銅箔正極用鋁箔

  • 分類:行業資訊
  • 發布時間:2021-02-25 14:43:00
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       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,鋰電池組的重量越來越輕,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。鋰電池組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。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。

       三是鋰電池組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。采用兩者做集流體都是因為兩者導電性好,質地比較軟(可能這也會有利于粘結),也相對常見比較廉價,同時兩者表面都能形成一層氧化物保護膜。

       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。


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