对于锂离子电池,常用的正电流收集器是铝箔所述负极集流器为铜箔。为了保证电池内部集流器的稳定性,两者的纯度都要求在98%以上。锂电池的工作原理是将化学能转化为电能的电化学装置。在这个过程中,我们需要一种介质来传递化学能转换成的电能,这里就需要导电材料。在普通材料中,金属材料是导电性最强的材料,而在金属材料中,铜箔和铝箔价格便宜,导电性好。

锂离子电池

锂离子电池正极喜欢使用铝箔的原因有6个:

1.铝箔在空气中相对稳定

铝易与空气中的氧气反应,在铝表面形成致密的氧化膜,防止铝的进一步反应,而这种薄薄的氧化膜对电解液中的铝也有一定的保护作用。

2.铜箔在高电位下容易氧化

锂电池正极和负极的电势决定了作为正极的铝箔。

正极电位高,铜箔在高电位下容易氧化,而铝的氧化电位高,铝箔表面有致密的氧化膜,对内部铝也有很好的保护作用。它们都被用作电流收集器,因为它们具有良好的导电性,柔软的质地(也许这也将有利于粘结),并且相对常见和便宜。同时,可在两者表面形成一层氧化保护膜。

包装铝箔

3.金属铝与锂反应的高活性

金属铝的晶格八面体空隙尺寸与锂相似,容易与锂形成间质化合物。Li和Al不仅可以形成化学式为Li-Al的合金,还可以形成Li3Al2或Li4Al3的合金。由于金属Al与Li反应活性高,金属Al消耗大量Li,其结构和形状也受到破坏,因此不能作为锂离子电池负极的集流器;它只有少量的锂插层容量,并保持稳定的结构和电化学性能,可作为锂离子电池负极的集流剂;当铜箔在3.75V时,极化电流开始显著增大,且呈线性上升,氧化加剧,说明铜在此电位下不稳定;而铝箔的极化电流在整个极化电位范围内较小且恒定,未观察到明显的腐蚀现象,电化学性能稳定。由于Al在锂离子电池正极电势范围内插锂容量较小,且能保持电化学稳定性,适合作为锂离子电池正极集流剂。

铝箔的负极和正极

4.TO希德l艾耶尔CannotConductE

铜/镍表面氧化层为半导体,电子导电,氧化层过厚,阻抗大;而铝表面的氧化层是氧化铝绝缘体,氧化层不能导电,但由于其薄,通过隧道效应实现电子。导电性,如果氧化层较厚,铝箔的导电性较差,甚至绝缘。一般情况下,电流集热器在使用前应对其表面进行清洗。一方面可以洗掉油渍,同时可以去除厚厚的氧化层。

5.T一个luminumO希德l艾耶尔P防止的CurrentCollector从Oxidizing

正极电势高,薄氧化铝层非常致密,防止集电极氧化。然而,铜/镍箔的氧化层较松散。为了防止其氧化,最好有一个较低的电位。同时,在低电位条件下,Li难以与Cu/nickel形成锂插层合金。Li与氧化铜/镍在电位下反应。而铝箔不能用作负极,锂铝合金发生在低电位。

锂铝合金

6.电流收集器需要纯成分。

Al成分不纯,会因表面膜不致密而导致点蚀的发生,甚至因表面膜损伤而形成Li-Al合金。

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