为什么锂离子电池正极采用铝箔,负极采用铜箔作为集流体?
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为什么锂离⼦电池正极采⽤铝箔,负极采
⽤铜箔作为集流体?
⽆论是⽤于3C数码产品还是电动汽⻋的的锂电池,都希望在电池各⽅⾯性能都⾼的情况下,尽可能地提⾼电池的能量密度,减轻电池的重量,在集流体上就是降低集流体的厚度和重量,从⽽提⾼电池的体积密度和重量密度。
那为什么锂离⼦电池正极采⽤铝箔,负极采⽤铜箔作为集流体呢?主要从下⾯3个⽅⾯来考虑:
1.铜箔和铝箔导电性好,质地软,且价格便宜
锂电池⼯作原理是将化学能转化为电能的⼀种电化学装置, 在这个过程中需要⼀种介质把化学能转化的电能传递出来,这就需要导电的材料。
在普通材料最好的导电材料为⾦属材料,在⾦属材料⾥价格便宜且导电性好的就是铜箔和铝箔。
在锂离⼦电池的⽣产过程中,正负极的⼯艺有卷绕和叠⽚两种加⼯
⽅式,在卷绕⼯艺中,⽤来制备电池的极⽚具有⼀定的柔软性才能保证集⽚在卷绕时不发⽣脆断等问题,铜箔和铝箔的质地柔软的⾦属性质正好满⾜要求。
同时考虑电池的制造成本,铜和铝元素资源丰富,价格相⽐其他⾦属便宜。
2.铜箔和铝箔在空⽓中相对稳定
铜在空⽓中本⾝⽐较稳定在⼲燥的空⽓中基本不反应。
铝箔在空⽓中也相对⽐较稳定,容易跟空⽓中的氧⽓发⽣化学反应,并在铝表⾯层⽣成⼀层致密的氧化膜阻⽌铝的进⼀步反应,也正是这层很薄的氧化膜在电解液中对铝也有⼀定的保护作⽤。
3.锂电池正负极电位决定正极⽤铝箔负极采⽤铜箔
正极采⽤铝箔是因为铝箔的氧化电位⾼,且表⾯有⼀层致密的氧化膜对⾦属铝也具有保护作⽤,⽽铜箔的在⾼电位下很容易被氧化,所以正极不能够⽤铜箔。
随着近些年锂电迅猛发展锂电池的集流体发展也很快,正极铝箔由前⼏年的16微⽶降低到14微⽶再到12微⽶,现在已经不少电池⽣产⼚家已经量产使⽤⼗微⽶的铝箔甚⾄⽤到⼋微⽶。
负极⽤铜箔的厚度由之前12微⽶降低到⼗微⽶再到⼋微⽶,⽬前有很⼤部分电池⼚家量产⽤六微⽶以及部分⼚家正在开发的五微⽶四微⽶都是有可能使⽤的由于锂电池。