鋰離子電池用銅箔的發(fā)展趨勢
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-29 17:24
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隨著電子產(chǎn)品的大量應(yīng)用, 對鋰離子電池的規(guī)格和質(zhì)量提出了更高的要求, 也為鋰離子電池工業(yè)和銅箔工業(yè)的發(fā)展帶來了新的契機, 同時對銅箔的性能和質(zhì)量提出了更高的要求:
1、銅箔的性能、精度、一致性要求更高;
2、厚度更薄, 以滿足鋰離子電池的高體積容量要求。目前的方向是開發(fā)厚度小于9m的銅箔;
3、對表面進行微觀處理, 以增強抗氧化、抗腐蝕和導(dǎo)電能力, 以及與負極活性物質(zhì)的附著強度;
4、為適應(yīng)聚合物鋰離子電池和高容量合金類負極材料的需要, 開發(fā)二維乃至三維銅箔。
鋰離子電池的基本性能包括容量、電壓特性、內(nèi)阻、循環(huán)壽命、儲存性能、溫度特性等, 這些性能與整個電池體系的材料密切相關(guān)。對于負極, 除負極活性材料外, 銅箔的特性與質(zhì)量對電池性能和負極制作工藝(涂布、滾壓、分切等)的影響巨大。
1、銅箔物理性能
親水性
銅箔的親水性與本身的組織結(jié)構(gòu)及表面粗糙度相關(guān), 直接影響到與負極活性物質(zhì)的接觸能力、附著能力、電極制作過程和電極質(zhì)量。電解銅箔對負極活性物質(zhì)必須具備較好的粘結(jié)強度, 以便均勻地涂敷負極物質(zhì)而不脫落, 否則會影響到電池內(nèi)阻和循環(huán)使用壽命等, 這就要求銅箔表面要有一定粗糙度。但據(jù)涂布在線了解，表面粗糙度并不是越大越好, 隨著表面粗糙程度的增加,容易潤濕的表面變得更容易潤濕、親水性更好, 而難潤濕的表面變得更難潤濕、親水性更差。石墨等負極活性物質(zhì)與表面粗糙度大的電解銅箔接觸性差、附著力低、易脫落, 直接影響電池的循環(huán)壽命。
面密度
銅箔的面密度是指單位面積的質(zhì)量, 反映銅箔厚度的均勻程度, 直接影響負極電極活性物質(zhì)的涂敷量。銅箔的厚度均勻度如果波動太大, 最終將影響到電池容量和一致性。
耐折性
不同類型的鋰離子電池對負極銅箔耐折性能的要求也不同。相對于疊片式電池來說, 卷繞式電池要求銅箔具有更好的耐折性能。
抗拉強度及延伸率
銅箔必須具有足夠的抗拉強度及延伸率, 否則在對涂有石墨等活性物質(zhì)的負極極片進行壓平的過程中, 銅箔與活性物質(zhì)間的接觸性能會變差, 使負極的尺寸穩(wěn)定性和平整性變差, 同時易產(chǎn)生極片斷裂等問題。這些都將影響負極制作的成品率、電池容量、內(nèi)阻和循環(huán)壽命等。
2、銅箔的化學(xué)性能
電解銅箔生產(chǎn)中, 生箔具有較強活性, 易與空氣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng), 故必須進行鈍化處理, 形成一層氧化物保護膜(鈍化膜)。據(jù)涂布在線了解，若氧化膜屬半導(dǎo)體、太厚, 電子難以導(dǎo)通, 阻抗較大, 將會增加電池內(nèi)阻, 從而導(dǎo)致電池容量衰減; 若氧化層太疏松, 將會降低負極活性物質(zhì)的附著力。此外, 鋰離子電池用有機電解液有較強的腐蝕性, 因此要求銅箔應(yīng)有良好的耐蝕性。
3、銅箔表面質(zhì)量
銅箔表面質(zhì)量對負極制作過程、制作質(zhì)量和電池性能都會有明顯影響(表3)。表面瑕疵將導(dǎo)致銅箔附著力下降, 出現(xiàn)涂布露箔點、陰陽面(雙面涂敷量不均) , 對電池的容量、內(nèi)阻、循環(huán)壽命等產(chǎn)生嚴重影響,甚至直接導(dǎo)致電極報廢。鋰離子電池用銅箔的表面必須潔凈、平整, 不允許有任何條紋、凹陷、針孔、斑點和機械損傷等缺陷。
