为什么锂电池铝箔的阳极材料?

2021-12-08

为什么使用锂离子电池的集电器的负极的铜箔和正电极的铝箔?

通常用于锂离子电池的正集电器是铝箔,负集电器是铜箔。集电器的主要功能是进行电力。这类似于我们电线的材料,也使用铜线或铝线。这是因为导体可以分为银→铜→金→铝→钨→镍→铁根据它们的电导率。最好的绝对是银,但贵金属元素毕竟是罕见的,铜和铝在世界上有丰富的资源,价格相对便宜。

铝箔

同时,在锂电池中,我们主要有两种加工方法:绕组和层压。与绕组相比,用于制备电池的极靴需要具有一定程度的灵活性,以确保极靴在绕组期间不会遭受脆性。在金属材料中,铜铝箔也是更柔软的金属。另一方面,铜和铝箔在空气中相对稳定。铝易于在空气中与氧气进行化学反应,在铝表面层上形成致密的氧化膜以防止进一步的铝反应,并且该薄膜膜也对电解质中的铝具有一定的保护作用。铜本身在空气中相对稳定,基本上不会在干燥空气中反应。铜/镍表面上的氧化物层是半导体,电子是导电的;虽然铝表面上的氧化物层,氧化铝是绝缘体,但氧化物层不能传导电,但是因为它非常薄,通过隧道效应实现电子传导。如果氧化物层厚,则阻抗越大,导电性差,均匀绝缘。通常,在使用前应清洁集电器的表面。 On the one hand, it can wash off the oil stains and at the same time remove the thick oxide layer.

锂电池的铝箔

锂电池的正电极和负电极的电位决定了正极使用铝箔,负极使用铜箔,而不是另外的方式。正电极电位高,铜/镍箔氧化物层是松散的,并且在高电位容易氧化,而铝的氧化电位很高,铝箔的表面具有致密的氧化膜,其也是如此对内部铝具有更好的保护作用。

用于锂电池的铜箔

另一点是铝将在低电位下与锂进行合金化反应(例如,负极是锂0V或石墨0.2V)并被消耗。金属铝的八面体空隙的尺寸与Li的尺寸相似,并且易于与Li形成间质化合物。Li和Al不仅形成了化学式原子的合金,而且也可以形成Li 3Al 2或Li4al3。由于金属Al和Li之间的反应的高活性,金属Al消耗大量的Li,并且其结构和形态也被破坏,因此不能用作锂的负电极的集电器 -离子电池;和Cu在电池充电和放电过程中,锂插入容量很少,并且结构和电化学性能保持稳定。它可以用作锂离子电池负极的集电器;但是,如果铜/镍表面以大量氧化,则Li将与氧化铜/镍相互作用略高的电位。当发生锂嵌入时,当Cu箔处于3.75V时,偏振电流开始显着增加,并且线性上升,并且氧化强化,表明Cu在这种潜力处变得不稳定;虽然铝箔在整个偏振电位范围内极化。电流小而恒定,未观察到明显的腐蚀现象,保持电化学性能的稳定性。 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.

锂电池中使用的铜箔和铝箔的纯度要求

为确保电池内集电器的稳定性,铝箔和铜箔的纯度需要高于98%。纯度的Al组合物将导致表面膜不致密并且导致点腐蚀,甚至表面膜的破坏导致胶合合金的形成。

铝箔

锂电池铜箔和铝箔的厚度要求

随着近年来锂电池的快速发展,锂电池集电器的开发也一直很快。阳性铝箔从16um降至14um,然后在前几年增加到12um。现在很多电池制造商都有批量生产的铝箔,甚至为8um。对于负电极的铜箔,由于其更好的柔韧性,其厚度从12um减少到10um,然后减少到8um。到目前为止,大量电池制造商在大规模生产中使用6um,一些制造商正在开发5um / 4um。这一切都可以使用。由于锂电池需要高纯度的铜和铝箔,因此材料的密度基本上处于相同的水平。随着显影的厚度降低,面密度也降低,电池的重量自然变得越来越小,较小,这与我们对锂电池的要求一致。需要。

为了更好地匹配锂电池,现在可以生产特殊的电池铝箔。例如,万博西甲赞助商Chal的电池铝箔系列。特殊电池铝箔,其设计更符合锂电池的特点,可以更好地对锂电池行事。

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