為什麼要將銅箔用於鋰離子電池和鋁箔的電流收集器的負電極?

通常在鋰離子電池中使用的陽性電流收集器是鋁箔,負電流收集器是銅箔。當前收集器的主要功能是導電。這類似於我們的電線的材料,還使用銅線或鋁線。這是因為可以根據導體→銅→金→鋁→鎢→鎳→鐵→鐵的電導率。最好的是肯定是銀,但是珍貴的金屬元素畢竟很少見,銅和鋁在世界上擁有豐富的資源,而且價格相對便宜。

鋁箔

同時,在鋰電池中,我們主要采用兩種處理方法:繞組和層壓。與繞組相比,用來準備電池的杆塊需要具有一定程度的柔韌性,以確保杆子在繞組過程中不會遭受脆性。在金屬材料中,銅鋁箔也是柔軟的金屬。另一方麵,銅和鋁箔在空中相對穩定。鋁很容易與空氣中的氧反應,在鋁表麵層上形成密集的氧化膜以防止進一步的鋁反應,並且這種薄氧化物膜還對電解質中的鋁具有一定的保護作用。銅本身在空氣中相對穩定,基本上沒有在幹空氣中反應。銅/鎳表麵上的氧化層是半導體,電子是導電的。雖然鋁表麵上的氧化物層,但氧化鋁是絕緣子,氧化物層不能導致電能,但是由於它非常薄,因此通過隧道效應實現電子傳導。如果氧化物層厚,則阻抗較大,電導率較差甚至絕緣。通常,應在使用前清潔當前收集器的表麵。 On the one hand, it can wash off the oil stains and at the same time remove the thick oxide layer.

鋰電池的鋁箔

鋰電池的正極和負電極的潛力決定了正電極使用鋁箔,負電極使用銅箔,而不是相反。正電極電勢很高,銅/鎳箔氧化物層較寬,並且很容易在高電位下氧化,而鋁的氧化電位高,並且鋁箔的表麵也具有密集的氧化物膜,它也具有密集的氧化物膜對內部的鋁具有更好的保護作用。

鋰電池的銅箔

另一點是,鋁會在低電位下與鋰進行合金反應(例如,負電極為鋰0 V或石墨0.2 V)並消耗。金屬鋁的八麵體空隙的大小與LI相似,並且很容易與Li形成間質化合物。Li和Al不僅形成具有化學配方的合金,而且還可能形成Li3al2或li4al3。由於金屬Al和Li之間反應的高活性,金屬Al消耗了大量LI,其結構和形態也被破壞,因此不能用作鋰 - 負電極的當前收集器離子電池;在電池的充電過程中,CU幾乎沒有鋰插入能力,並且結構和電化學性能保持穩定。它可以用作鋰離子電池負電極的當前收集器;但是,如果將銅/鎳表麵大量氧化,LI將與氧化銅/鎳相互作用,其潛力略高。當鋰插入發生時,當Cu箔在3.75V時,極化電流開始顯著增加,並且線性上升,並且氧化加劇,表明CU在這種潛力上變得不穩定。而鋁箔在整個偏振電位範圍內偏振。電流小且恒定,沒有觀察到明顯的腐蝕現象,並且保持電化學性能的穩定性。 As in the positive electrode potential range of lithium-ion batteries, Al has a small lithium insertion capacity and can maintain electrochemical stability, making it suitable for use as a positive electrode current collector for lithium-ion batteries. If a high-potential negative electrode (lithium titanate 1.5 V) is used, aluminum foil can also be used as the current collector.

鋰電池中使用的銅箔和鋁箔的純度要求

為了確保電池內電流的穩定性,鋁箔和銅箔的純度必須超過98%。不純淨的Al組成會導致表麵膜不致密並導致蝕腐蝕,甚至破壞表麵膜也會導致LIAI合金的形成。

鋁箔

鋰電池的銅箔和鋁箔的厚度要求

近年來,隨著鋰電池的快速發展,當前鋰電池收集器的開發也很快。鋁箔陽性已從16UM降低到14UM,然後在往年減少到12UM。現在,許多電池製造商的大量生產鋁箔為10UM,甚至8UM。至於負電極的銅箔,由於其柔韌性更好,其厚度已從12UM降低到10UM,然後降至8UM。到目前為止,許多電池製造商在批量生產中使用6UM,一些製造商正在開發5UM/4UM。一切都可以使用。由於鋰電池需要高純度的銅和鋁箔,因此材料的密度基本上是相同水平的。隨著開發厚度的減小,麵積密度也會下降,電池的重量自然變得越來越小,這符合我們對鋰電池的要求。需要。

為了更好地匹配鋰電池,現在可以生產特殊的電池鋁箔。例如,Chal的電池鋁箔係列。特殊的電池鋁箔,其設計更符合鋰電池的特性,可以更好地對鋰電池作用。

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