鋰電集流體——你不知道的那些知識點(diǎn)

2023-02-01 來源：OFweek鋰電網(wǎng)

對于鋰離子電池集流體，你還只是知道正極集流體用鋁箔，負(fù)極集流體用銅箔嗎？

那究竟為什么選用這兩種材料呢？為什么不選用其它材料？為什么正負(fù)極的集流體要用不一樣的材料？兩種材料可以反過來使用嗎？還有其它更適合的材料代替它們嗎？

1. 鋁箔、銅箔導(dǎo)電性好

這一點(diǎn)無需過多解釋，鋰電池的工作原理就是化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)化。而集流體的作用就是將活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流聚集輸出或者將電極電流輸入給活性物質(zhì)，這里就需要導(dǎo)電的材料。而在眾多導(dǎo)電材料中，金屬材料是一種較好的選擇。（所以這一點(diǎn)是根據(jù)銅箔、鋁箔作為金屬屬性來說的）

2. 鋁箔、銅箔質(zhì)地軟、延展性好

鋰離子電池類型包括：硬殼，軟包，圓柱等。其中，除了少量會(huì)采用疊片工藝外，大多數(shù)類型的鋰離子電池采用了卷繞工藝。卷繞工藝就要求集流體具有一定的柔韌性（不然又怎么能像卷紙一樣將其卷起來呢）。當(dāng)然，為了提高鋰離子電池的能量密度，集流體的厚度需盡可能?。〒?jù)查詢，一般控制在10μm左右），在這么薄的厚度下，銅箔、鋁箔的卷起來那也是相當(dāng)“卷”。

3. 鋁箔、銅箔延展性好

這一條單獨(dú)來講，而沒有和上一條合并在一起來講是有原因的。同樣涉及到鋰電一個(gè)常見的生產(chǎn)工藝——輥壓。該程序是為了將活性材料壓實(shí)，提高其壓實(shí)密度（不然電芯的體積能量密度太低），降低內(nèi)阻，提高電化學(xué)性能。輥壓這一步就要求集流體有較好的延展性。當(dāng)活性材料連同集流體被輥壓時(shí)，活性材料涂覆面積會(huì)有變大的趨勢，如果集流體沒有相應(yīng)的變化，活性材料極大可能會(huì)與集流體分離。其次，銅箔、鋁箔較好的延展性也避免了它們由于較大的輥壓壓力而破裂。

4. 價(jià)格便宜

這一點(diǎn)不再過多解釋。

5. 空氣中穩(wěn)定性較好

上面已經(jīng)羅列了4點(diǎn)，不過，估計(jì)會(huì)有不少朋友會(huì)說：“鐵也滿足以上條件，為什么不用鐵箔？”。小編為您總結(jié)了兩點(diǎn)（歡迎補(bǔ)充）：一是鐵的導(dǎo)電性并不是特別好（鋰電對及流體的導(dǎo)電性要求還是較高的，不然發(fā)熱過大會(huì)引發(fā)一系列安全問題）；二是因?yàn)殍F的化學(xué)性質(zhì)相對不穩(wěn)定（鋁的化學(xué)性質(zhì)較鐵活潑，但其表面會(huì)生成致密的氧化鋁薄膜），鐵容易生銹，生成的鐵銹對電池的穩(wěn)定性和安全性等是致命的。相反，鋁箔、銅箔在空氣中的穩(wěn)定性是好的。

6. 為什么正極用鋁箔，負(fù)極用銅箔，反過來呢？

這個(gè)問題問的好！

正極電位高，金屬銅容易在高電位下氧化，所以不宜作正極集流體。鋁的氧化電位高，且鋁表面生成的致密氧化鋁薄膜可以進(jìn)一步保護(hù)內(nèi)層的鋁。當(dāng)然，鋁箔表面生成的鈍化層并不是電子的良好導(dǎo)體，但該鈍化層很薄，可通過隧道效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電子傳導(dǎo)。

那么鋁可不可以做負(fù)極集流體呢？鋰和鋁在一起易生成鋰鋁合金（LiAl、Li3Al2、Li4Al3等，鋁晶格的八面體結(jié)構(gòu)空隙大小與鋰接近，容易形成金屬間隙化合物），所以說不適合。相反，銅并不容易和鋰形成銅鋰合金。