负极集流体铜箔对锂离子电池的影响
锂离子电池负极极片的力学性能及其影响因素
锂离子电池负极极片的力学性能及其影响因素蒋茂林;余伟;张泽宇【摘要】锂离子电池极片的柔性和强度直接影响其寿命,极片的力学性能受集流体和粘接剂的影响.通过小型拉伸机、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和激光共聚焦显微镜等手段,对集流体和负极极片的力学性能、表面形貌、铜箔的表面粗糙度等进行了研究.结果表明,集流体的抗拉强度为121 MPa、断后伸长率为1.9％;负极极片的抗拉强度为15 MPa、断后伸长率为1.7％.极片涂覆层的弹性模量为1 GPa,说明粘结剂的柔性较差.极片涂覆层形貌呈片状,结构均匀且空隙少.铜箔表面粗糙度较大,其光面和毛面粗糙度差异明显.降低粘接剂的弹性模量是提高负极极片柔性、减小集流体辊压变形的关键.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】6页(P43-48)【关键词】锂离子电池;负极极片;铜箔;力学性能;粗糙度【作者】蒋茂林;余伟;张泽宇【作者单位】北京科技大学工程技术研究院,北京100083;北京科技大学工程技术研究院,北京100083;北京科技大学工程技术研究院,北京100083【正文语种】中文发展清洁能源，对于解决能源危机和缓和环境保护压力具有重要意义[1]。
可再生能源虽优点很多，但能量供应受气候制约严重，这就需要储能系统来解决这一问题，化学能源具有重要作用[2]。
化学电池是使化学能转变为直流电能的装置[3]。
锂离子电池(lithium ion battery, LIB)是目前综合性能最好的电池体系，具有高电压、高能量、循环寿命长、无记忆效应等优点，在电动工具、医疗器械、轨道交通和航空航天等领域广泛应用[4]。
锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜等材料组成，其发展主要得益于电极材料特别是炭负极材料的进步。
据估计，目前市售的锂离子电池中有75%以上采用的是石墨类炭负极材料[5]。
其中天然石墨、人造石墨和中间相炭微球是当前主要的商品化负极材料。
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？
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。
锂电池的内阻介绍
锂电池的内阻介绍锂电池的内阻,静态内阻和工作内阻常常不同,在不同环境下,温度不同内阻也有变化。
是哪些因素影响了锂电池的内阻?1锂电池工作过程目前主流的锂离子电池，一般按照正极材料类型命名，磷酸铁锂、锰酸锂等即为正极材料的类型；负极为石墨材质;正极集流体铝箔，负极集流体为铜箔.锂电池放电时的物理过程:外部负载接通后,在电池本体以外形成电流通路。
由于正负极之间存在电势差，负极附近的电子首先通集流体和外部导线向正极移动；负极周围的锂离子浓度升高。
从负极经过外部电路到达正极的电子，与正极附近的锂离子结合，嵌入正极材料，正极附近的锂离子浓度降低.正负极之间的锂离子浓度差形成。
这样，就完成了电池放电过程的第一推动。
随着锂离子在离子浓度差的推动下离开负极，负极附近出现空缺，负极材料内的锂离子,从负极脱嵌，进入电解液中；大量锂离子从电解液中穿越隔膜,自负极向正极移动。
同时,原本与锂离子以结合形态存在的电子,则通过外部电路去往正极。
电池开始了按照负载的需求进行的放电过程。
充电是放电的逆过程，同样的脱嵌，移动,嵌入几个阶段，只是推动过程发展的动力来自于充电机，而离子的运动方向是自正极向负极运动。
2锂电池内阻构成了解了锂电池的工作过程，那么过程中的阻碍因素，便形成了锂电池的内阻。
电池的内阻包括欧姆电阻和极化电阻。
在温度恒定的条件下,欧姆电阻基本稳定不变，而极化电阻会随着影响极化水平的因素变动。
欧姆电阻主要由电极材料、电解液、隔膜电阻及集流体、极耳的连接等各部分零件的接触电阻组成，与电池的尺寸、结构、连接方式等有关。
极化电阻，加载电流的瞬间才产生的电阻，是电池内部各种阻碍带电离子抵达目的地的趋势总和。
极化电阻可以分为电化学极化和浓差极化两部分。
电化学极化是电解液中电化学反应的速度无法达到电子的移动速度造成的；浓差极化，是锂离子嵌入脱出正负极材料并在材料中移动的速度小于锂离子向电极集结的速度造成的。
3锂电池内阻影响因素从上面的过程可以推演出电池内阻的影响因素。
锂电池过放失效原理
锂电池过放失效原理
锂电池过放失效的原理主要包括两个方面：
1、内部活性材料的分解：在过放电情况下，锂电池内部活性材料不会分解，但是会产生严重的热效应，导致电池温度会急剧升高，这是导致锂离子电池失效的直接原因之一。
同时，负极电位变得非常高，负极集流体铜箔将会发生氧化反应，溶解进入电解液中，并穿过隔膜，沉积到正极侧，这样一方面会造成负极侧电阻大大增加，另一方面会形成电池内部短路，这是导致锂离子电池失效的另一个直接原因。
2、负极石墨结构不可逆变化：在过放情况下，负极的锂离子已经很少了，电压很低。
这时候还继续放电，就会导致锂离子继续流失，负极的石墨材料需要少量的锂离子保证结构稳定性，因锂离子过少，从而导致负极石墨的结构发生不可逆变化。
且负极电位低到一定程度后，导电的铜等材料就在负极发生分解，从而导致电池内部的结构发生永久改变。
锂电铜箔行业深度研究报告
锂电铜箔行业深度研究报告一、锂电铜箔：锂电负极集流体材料，“极薄化”顺应能量密度提升趋势（一）锂电铜箔：锂电负极集流体首选材料，受益于锂电池市场爆发的璀璨明珠铜箔是指通过电解、压延或溅射等方法加工而成的厚度在200μm 以下的极薄铜带或铜片，在电子电路、锂电池等相关领域应用广泛。
电解铜箔是指以铜料为主要原料，采用电解法生产的金属铜箔。
将铜料经溶解制成硫酸铜溶液，然后在专用电解设备中将硫酸铜液通过直流电电沉积而制成原箔，再对其进行表面处理、分切、检测制成成品。
电解铜箔作为电子制造行业的功能性关键基础原材料，主要用于锂离子电池和印制线路板（PCB）的制作。
其中，锂电铜箔由于具有良好的导电性、良好的机械加工性能，质地较软、制造技术较成熟、成本优势突出等特点，因而成为锂离子电池负极集流体的首选。
压延铜箔是利用塑性加工原理通过对高精度铜带反复轧制和退火而成的产品，其延展性、抗弯曲性和导电性等都优于电解铜箔，铜纯度也高于电解铜箔。
根据模拟测算结果，锂电铜箔占锂电池成本约为8.6%。
根据中一科技披露数据，我们根据其向宁德时代供应的锂电铜箔销售单价以及宁德时代电池系统直接材料成本、销量等数据模拟测算得2019年和2020 年6μm 锂电铜箔占宁德时代锂电池营业成本中直接材料的金额比例约为8.60%和8.66%，因此，我们合理估计电池系统中6μm 锂电铜箔成本占直接材料成本比例大约为8.6%。
铜箔可以根据生产工艺、应用领域、厚薄程度以及表面状况进行分类。
根据生产工艺的不同，可以分为电解铜箔、压延铜箔。
电解铜箔是指将铜原料制成硫酸铜溶液，再利用电解设备使溶液在直流电的作用下电沉积成铜箔；压延铜箔是通过物理手段将铜原料反复辊压加工而成。
根据应用领域的不同，可以分为锂电铜箔、标准铜箔。
锂电铜箔主要作为锂电池负极材料集流体，是锂离子电池中电极结构的重要组成部分，在电池中既充当电极负极活性物质的载体，又起到汇集传输电流的作用，对锂离子电池的内阻及循环性能有很大的影响；标准铜箔是沉积在线路板基底层上的一层薄的铜箔，是覆铜板、印制电路板的重要基础材料之一，起到导电体的作用，一般较锂电铜箔更厚，大多在12-70μm，一面粗糙一面光亮，光面用于印制电路，粗糙面与基材相结合。
干货学习,锂电池正负极集流体
干货学习！锂电池正负极集流体众所周知组成锂离子电池的四大主要部分是正极材料、负极材料、隔离膜和电解液。
但是，除了主要的四大部分外，用来存放正负极材料的集流体也是锂电池的重要组成部分。
今天我们就来聊聊锂电池正负极集流体材料。
一.集流体基本信息对于锂离子电池来说，通常使用的正极集流体是铝箔，负极集流体是铜箔，为了保证集流体在电池内部稳定性，二者纯度都要求在98%以上。
随着锂电技术的不断发展，无论是用于数码产品的锂电池还是电动汽车的电池，我们都希望电池的能量密度尽量高，电池的重量越来越轻，而在集流体这块最主要就是降低集流体的厚度和重量，从直观上来减少电池的体积和重量。
1锂电用铜铝箔厚度要求随着近些年锂电迅猛发展，锂电池用集流体发展也很快。
正极铝箔由前几年的16um降低到14um，再到12um，现在已经不少电池生产厂家已经量产使用10um的铝箔，甚至用到8um。
而负极用铜箔，由于本身铜箔柔韧性较好，其厚度由之前12um降低到10um，再到8um，到目前有很大部分电池厂家量产用6um，以及部分厂家正在开发的5um/4um都是有可能使用的。
由于锂电池对于使用的铜铝箔纯度要求高，材料的密度基本在同一水平，随着开发厚度的降低，其面密度也相应降低，电池的重量自然也是越来越小，符合我们对于锂电池的需求。
2锂电用铜铝箔表面粗糙度要求对于集流体，除了其厚度重量对锂电池有影响外，集流体表面性能对电池的生产及性能也有较大的影响。
尤其是负极集流体，由于制备技术的缺陷，市场上的铜箔以单面毛、双面毛、双面粗化品种为主。
这种两面结构不对称导致负极两面涂层接触电阻不对称，进而使两面负极容量不能均匀释放;同时，两面不对称也引发负极涂层粘结强度不一致，是的两面负极涂层充放电循环寿命严重失衡，进而加快电池容量的衰减。
同理，正极铝箔也尽量向双面对称结构发展，但是目前受到铝箔制备工艺的影响，主要还是用单面光铝箔。
由于铝箔基本都是由厚度较大的铝锭轧制而成，在轧制过程中需要控制铝锭与轧辊的接触，所以一般都会对铝箔表面进行添加润滑剂，来保护铝锭和轧辊，而表面的润滑剂对电池极片有一定的影响，因此，对铝箔来说，表面除润滑剂也是关键因素。
铜箔在锂电池中的作用
铜箔在锂电池中的作用
铜箔在锂电池结构中充当负极活性材料的载体和负极集流体。
典型锂离子电池结构主要包括正极、负极、电解液和隔膜四部分。
锂电池充电时，加在电池两极的电势迫使正极的嵌锂化合物释放出锂离子，通过隔膜后嵌入片层结构的石墨负极中；放电时锂离子则从片层结构的石墨中析出，重新和正极的嵌锂化合物结合，锂离子实现移动，产生电流。
铜箔具有良好的导电性、灵活性和适中的电位，耐卷绕和滚动，制造技术成熟，价格相对较低，在此过程中作为石墨等负活性材料载体，作为负集流体，电池活性材料产生的电流，产生更大的输出电流。
电池挤压安全性能的影响因素
第 51 卷2021 年第2期4月电 池BATTERY BIMONTHLYVol. 51，No. 2Apr. ，2021-技术交流-D0I ：10. 19535/j. 1001-1579. 2021. 02. 009电池挤压安全性能的影响因素陈萌*，刘中奎，李凯，陈龙（合肥国轩高科动力能源有限公司，安徽 合肥 230012）摘要：分析不同挤压形变量下额定容量为12 Ah 的32131型锂离子电池的失效状态，推测电池在受到挤压外力时材料失效的顺序为：正极片、负极片和隔膜。
提高正极集流体铝箔、负极集流体铜箔和隔膜的关键特性拉伸强度和延伸率，可将30% 挤压形变量条件下电池的内部温升降低至80 C 以内，改善电池的安全性能。
关键词：圆柱形电池；挤压安全；强度；延伸率中图分类号:TM912. 9 文献标志码：A 文章编号：1001-1579（2021）02-0143-04Influencing factors of extrusion safety performance of batteryCHEN Meng * ,LIU Zhong-kui,LI Kai,CHEN Long(Hefei Gotion High-tech Power Energy Co., Ltd., Hefei ,Anhui 230012, China )Abstract :The failure state of 32131 Li-ion battery with rated capacity of 12 Ah was analyzed under different extrusion shapevariables. It was speculated that the order of material failure of the battery under extrusion force was positive electrode plate ，negativeelectrode plate and separator. Increasing the key characteristics of the tensile strength and elongation of positive collector aluminumfoil ，negative collector copper foil and separator ，the internal temperature of the battery could reduce into 80 C under the condition ofextrusion shape variable by 30%，thus the safety performance of the battery could be improved.Key words : cylindrical battery ； extrusion safety ； strength ； elongation在复杂多变的环境下，电池包容易受到碰撞、挤压和冲击等机械载荷作用力，导致电池发生形变，甚至发生内部短路，逐渐引发热失控等问题［1］。
锂电池用6微米超薄双面光电解铜箔工艺分析
锂电池用6微米超薄双面光电解铜箔工艺分析
锂电池是一种新兴的高能量密度电池，它具有轻量化、长寿命、环保等优点，已经逐渐成为各种电子设备、电动汽车等领域的首选电池。
其中，锂离子电池的正负电极主要采用超薄双面光电解铜箔作为电极集流体，因其表面具有细密的孔隙，能够大大增加电极材料与电解液之间的接口面积，提高电极的电化学反应效率。
在锂电池生产中，双面光电解铜箔的制备工艺越来越受到关注。
与传统单面光电解铜箔相比，双面光电解铜箔可以提高电池的能量密度、降低电极的内阻，并且可以大大减少电极材料的损耗。
其中，双面光电解铜箔的工艺技术对于电池性能具有重要的影响。
目前，6微米超薄双面光电解铜箔是最为常见的电极集流体。
其工艺分为以下几个步骤：
1. 预处理：将电解铜箔放入去离子水中反复清洗，以去除表面的杂质和氧化层。
2. 精密轧制：将预处理后的铜箔放入精密轧机中，逐渐压缩并拉长，使其厚度达到6微米以下，提高其导电性和表面平滑度。
3. 化学腐蚀：采用化学腐蚀方法，在铜箔表面形成一层均匀的光电解层，该层可以提高铜箔的电化学反应效率，并可以增加其表面面积。
5. 清洗和干燥：将电极集流体放入去离子水中进行清洗，使其表面干净无尘。
然后再将其放入干燥箱中进行干燥处理。
总之，6微米超薄双面光电解铜箔工艺是锂电池生产中至关重要的一步，对电池的性能和品质具有重要影响。
随着科技的发展，制备工艺将不断完善，这也将推动锂电池技术的不断创新和进步。
导电集流体 负极材料
导电集流体负极材料
导电集流体在锂离子电池中起到至关重要的作用，特别是在负极材料上。
导电集流体是电池电极中导电元件的集合体，用于收集和传输电流。
在负极材料上，导电集流体充当负极电子流的收集与传输体，导电性能是集流体的首要要求，很大程度影响了锂电池的内阻及循环性能。
常用的锂离子电池负极集流体材料包括石墨、硅和铜箔等。
石墨具有良好的导电性和可循环使用性，是锂离子电池中最常用的负极材料。
硅作为一种高容量负极材料，近年来受到了广泛关注，因为它具有比容量高的特点，可以提高锂离子电池的能量密度和容量。
而铜箔作为锂电池负极材料的载体与集流体，具有优良的导电性、导热性、机械加工性、制造技术成熟和成本优势等特点，是锂电池负极集流体的首选。
此外，随着锂电池向高能量密度、高安全性方向发展，铜箔也在朝着更薄、微孔、高抗拉强度和高延伸率方向发展。
为了得到更高性能的锂电池，导电集流体应与活性物质充分接触，且内阻应尽可能小。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅电池相关文献或咨询电池专家。
2021年铜箔在锂电池成本占比情况数据统计
动态分析铜价变化对传统铜箔采购成本的影响，当铜价变动20%时，8μm、6μm、4.5μm铜箔的单GWh采购成本分别变动13.62%、12.35%、10.18%，即铜箔厚度越薄，铜价波动对成本的影响越小。
铜箔是锂离子电池的重要基础材料既充当负极活性材料的载体又充当负极电子收集与传导体其作用是将电池活性物质产生的电流汇集起来以产生更大的输出电流
2021年铜箔在锂电池成本占比情况数据统计
铜箔是锂离子电池的重要基础材料，既充当负极活性材料的载体，又充当负极电子收集与传导体，其作用是将电池活性物质产生的电流汇集起来，以产生更大的输出电流。铜箔由于导电性好、良好的机械加工性能、质地较软、制造技术较成熟、成本优势突出等特点，成为锂离子电池负极集流体的首选。
9061
6821
5704
铜价变动20%——铜单价
8.71
8.71
8.71
铜价变动20%——铜箔成本变动
13.26%
12.35%
10.18%
资料来源：观研报告网《中国铜箔行业现状深度分析与投资前景研究报告（2022-2029年）》
1GWh电池对铜箔的需求量（吨）
850
580
400
铜价（万元/吨）
7.（万元/GWh）
6171
4210.8
29.4
铜成本占比
68%
62%
51%
加工费（万元/吨）
3.4
4.5
7
铜箔成本-加工费（万元/GWh）
锂离子电池 集流体 材料
锂离子电池集流体材料
锂离子电池是一种常见的电池类型，它由正极、负极、电解质
和隔膜组成。
在这些部件中，集流体是一个关键的组成部分。
集流
体通常是由导电材料制成的，它在电池内部起着连接电极和传递电
荷的作用。
集流体的材料通常选择导电性能好、化学稳定性高、机械强度
足够的材料。
常见的集流体材料包括铜箔和铝箔。
铜箔和铝箔都具
有良好的导电性能和机械强度，可以作为电池的集流体材料。
此外，一些复合材料也被用作集流体材料，以提高其性能和稳定性。
在锂离子电池中，集流体的作用是连接电极与外部电路，使电
荷得以传递。
集流体还可以分散电极上的电荷，以减少电极的热量
和电荷密度，从而提高电池的安全性能。
此外，集流体还可以影响
电池的内阻和充放电速率，因此对于电池的性能和循环寿命也有一
定的影响。
总的来说，集流体作为锂离子电池的重要组成部分，其材料的
选择和性能对于电池的性能、安全性和循环寿命都有着重要的影响。
因此，对集流体材料的研究和优化是锂离子电池领域的重要课题之
一。
希望这些信息能够帮助你更全面地了解锂离子电池和集流体材料。
为什么锂离子电池极片负极要用铜箔,正极要用铝箔
作者：一气贯长空
为什么锂离子电池极片负极要用铜箔，正极要用铝箔
对于锂离子电池来说，通常使用的正极集流体是铝箔，负极集流体是铜箔。
为了保证集流体在电池内部稳定性，二者纯度都要求在98%以上。
随着锂电技术的不断发展，无论是用于数码产品的锂电池还是电动汽车的电池，我们都希望电池的能量密度尽量高，电池的重量越来越轻，而在集流体这块最主要就是降低集流体的厚度和重量，从直观上来减少电池的体积和重量。
锂离子电池的正极为什么用铝箔，而负极用铜箔，原因有以下三点：
一是铜铝箔导电性好，质地软，价格便宜。
我们都知道，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，那么在这个过程中，我们需要一种介质把化学能转化的电能传递出来，这里就需要导电的材料。
而在普通材料中，金属材料是导电性最好的材料而在金属材料里价格便宜导电性又好的就是铜箔和铝箔。
同时，在锂电池中，我们主要有卷绕和叠片两种加工方式。
相对于卷绕来说，需要用于制备电池的极片具有一定的柔软性，才能保证极片在卷绕时不发生脆断等问题，而金属材料中，铜铝箔也是质地较软的金属。
最后就是考虑电池制备成本，相对来说，铜铝箔价格相对便宜，世界上铜和铝元素资源丰富。
二是铜铝箔在空气中也相对比较稳定。
铝很容易跟空气中的氧气发生化学反应，在铝表面层生成一层致密的氧化膜，阻止铝的进一步反应，而这层很薄的氧化膜在电解液中对铝也有一定的保护作用。
铜在空气中本身比较稳定，在干燥的空气中基本不反应。
三是锂电池正负极电位决定正极用铝箔，负极用铜箔，而非反过来。
正极电位高，铜箔在高电位下很容易被氧化，而铝的氧化电位高，且铝箔表层有致密的氧化膜，对内部的铝也。
锂离子电池过放电的原理及不同程度过放电对电池的危害
锂离⼦电池过放电的原理及不同程度过放电对电池的危害锂离⼦电池过放电是指电池在放电过程中，放电电压超过了电池额定放电的截⽌电压。
电池过放电可能会导致电池容量衰减，电池温度升⾼，内部短路以及热失控等安全问题。
这⾥说的锂离⼦电池主要是指正极集流体采⽤铝箔，负极集流体采⽤铜箔的不同正极材料的电池。
常⻅的钴酸锂和三元锂离⼦电池的过放电截⽌电压⼀般为2.5-3.0V之间，磷酸铁锂⼀般为2.0-2.5V，不同的⼚家根据⾃⾝电池本⾝的特点，在出⼚就规定了锂离⼦电池放电截⽌电压。
锂离⼦电池过放电的原理分为以下四个⽅⾯：1）当电池的放电深度（DOD）⼤于100%时，负极中的锂离⼦会被全部移除，随着充放电的进⾏，负极的SEI膜会发⽣分解，会使得电池内部阻抗⼤幅度增加，电池表现出来也就是极化很⼤，负载电压下降很⼤。
2）随着负极电势电位的增加，电池内部将会出现更严重的反应，当负极的电势电位超过铜的氧化电位时，负极的集流体铜箔开始缓慢氧化并溶解在电解质中，这使得锂离⼦电池的运输及迁移阻⼒增加，加⼤了电极的极化，电池表现出来就是电池温度升⾼。
3）电池温度升⾼，会加速铜箔的氧化和溶解，随着反应的进⾏，铜离⼦从负极迁移到正极表⾯，由于正极的电势电位⽐铜的低，导致电解质中的铜离⼦被还原成铜，吸附在正极表⾯。
4）随着过放电的进⾏，低到0V以下时，可能出现⼤量的铜箔溶解，聚集在锂离⼦正极表⾯形成铜枝⾦。
对于正常使⽤过程中的锂离⼦电池过放电的危害：1）导致电池容量衰减，寿命减短轻微的过放电：过放电时间短，这时SEI膜分解，充电时⼜会形成新的SEI 膜，这就会消耗有限的锂离⼦和电解液，导致容量降低，同时因为过放电的时间较短，相⽐新电池，电池的寿命受到了影响；这个时候电池的过放电不太严重，⼤概在1.0-2.5V左右；2）电池温度升⾼，电池使⽤寿命降低很快这时电池过放电⽐较严重，接近0V或者0V以下，电池内部出现析铜，电池的极化内阻增加很⼤，电池的负极材料和正极材料也受到了很⼤影响；3）电池出现热失控主要发⽣在电池过放电到0V以下，正极表现出现⼤量铜枝⾦，刺穿隔膜导致正负极出现严重的短路。
铜箔厚度对锂离子电池电性能的影响
铜箔厚度对锂离子电池电性能的影响卢苇【摘要】将15和9μm两种不同厚度铜箔用于制备18650锂电池,对两组电池的交流内阻、放电倍率、充电倍率、高低温、高温存储条件下的电化学性能进行了比较研究.结果表明,采用15μm厚铜箔的电池具有更好的电学性能指标,在制造动力锂电池上更加优越而高效.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)011【总页数】4页(P1608-1610,1628)【关键词】锂离子电池;铜箔厚度;电导率【作者】卢苇【作者单位】东方电气集团中央研究院,四川成都611731【正文语种】中文【中图分类】TM912.9随着全球环境污染和不可再生能源消耗的加剧，大力发展新能源和可再生能源势在必行。
电动汽车因零污染，前景被广泛看好，其作为未来可替代燃油车的新能源汽车而受到密切关注。
电动汽车动力电池是电动汽车的灵魂，直接决定了未来电动汽车的发展状态。
锂离子动力电池作为最具前景的电动汽车动力电池之一，前人做了大量的研究工作[1-4]。
该电池因具有较长的使用时间和高能量等优势，近几年得到了极大的发展。
锂离子电池体系包括：磷酸铁锂体系，锰酸锂体系，三元体系等，其中磷酸铁锂体系在我国和欧美国家发展较迅速，锰酸锂和三元体系在日本和韩国等国家发展较快。
集流体作为锂离子电池活性物的载体，直接影响着电池中电子的传输速率，进一步影响着电池内阻的大小和电性能的好坏，所以研究集流体厚度对锂离子电池性能的影响具有重要意义[5-9]。
本文重点探讨了以铜箔材料为负极集流体时，其厚度对电池性能的影响。
1 理论研究由于铜箔的厚度较小，对锂电池导电性能的影响不能视为材料系统，要充分考虑量子尺寸效应和表面效应，即铜箔薄膜系统的表面原子数占总原子数的比例远大于铜块系统的情形,其表面效应将对系统产生重要影响。
根据实际情况，对锂电池电导率的影响主要考虑铜箔本身的电导和铜箔表面效应对电极的影响。
采用传统金属电导率的理论方法，使用半经典的玻尔兹曼输运方程，可以得出电导率公式为[10]：式中：τ为弛豫时间，是电子和正离子碰撞的平均时间间隔；n为电子总浓度；e为电子电荷量；m*为有效质量；τ(EF)表示费米面上电子的弛豫时间，即费米面附近的电子才参与了电荷的输运。
锂离子电池用铜箔集流体的力学性能分析
锂离子电池用铜箔集流体的力学性能分析朱建宇;冯捷敏;王宇晖;郭战胜【摘要】集流体作为锂离子电池电极的重要组成部分,其力学性能对电极结构的设计和优化至关重要.通过表征负极用铜箔集流体的力学性能(弹性模量、屈服强度和断裂强度等),实现对集流体的合理、可靠使用,为优化电极结构提供指导.本文分别研究了三种不同厚度压延铜箔和电解铜箔的力学性能,发现电解铜箔和压延铜箔的弹性模量分别为70 GPa和50 GPa左右.铜箔的屈服强度随厚度减小而增大,表现出越薄越强的趋势.使用扫描电镜(SEM)观察微拉伸试验后的不同厚度铜箔集流体的断裂面,发现电解铜箔的断裂方式为脆性断裂,压延铜箔为韧性断裂.【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2014(003)004【总页数】4页(P360-363)【关键词】集流体;铜箔;锂离子电池;断裂【作者】朱建宇;冯捷敏;王宇晖;郭战胜【作者单位】上海市应用数学和力学研究所,上海200072;上海市力学在能源工程的应用重点实验室,上海200072;上海大学力学系,上海200072;上海市应用数学和力学研究所,上海200072;上海市应用数学和力学研究所,上海200072;上海市力学在能源工程的应用重点实验室,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TM911在过去的十年里，受电子产品、电动工具、汽车和可再生能源发展的驱使，电化学储能以前所未有的速度发展起来。
其中，锂离子电池在存储由可再生能源转化而来的电能方面发挥了重要作用。
目前的大多数研究集中在锂离子电池的阴极、阳极和电解质材料[1]。
然而，为了更好地了解锂离子电池使用过程中的退化机制，包括隔膜和集流体在内的所有组件都应当在实际情况下进行测试。
即使未来开发出了新型的阳极和阴极材料，新一代锂离子电池中的某些组件，如集流体，依然是由相同的材料制成的。
在目前的商业锂离子电池中，分别使用铜和铝作为阳极和阴极的集流体[2]。
目前，从力学性能角度研究集流体对锂离子电池性能影响的文献并不多。
负极集流体铜箔对锂离子电池的影响
期廣蚀科考与防护技术^0119 1^0.4】0011110810^ 8012^08 ^1^0 ？110160710^ 71：011^0^00^ ^2007负极集流体铜箔对锂离子电池的影响唐致远，贺艳兵，刘元刚，刘强，阳晓霞天津大学化工学院应用化学系，天津300072摘要:用循环伏安、扫描电子显微镜和循环检测装置研究了表面状况不同的铜箔集流体对锂离子电池性能的影响.结果表明,电解液在毛面铜箔表面发生还原反应的程度比在光面铜箔表面显著,其阳极溶解电位比光面铜箔约低 15.8 V，且溶解需要的能量较少,相对耐腐蚀性较差.光面铜箔集流体锂离子电池的容量循环衰减要比毛面铜箔小，且随着循环的进行，后者的容&衮减趋势明显加剧.关键词:锂离子电池；毛面铜箔;光面铜箔中围分类号似1:1^1215.9 文献标识码4文章编号:1002^6495(2007)04*0265*0461^60X80？00？？511 八80八丁11006丁001.1.60X011050？11-1088八7161116：87八2(1；-丫1180，册：丫如士|08，^111711811-88118,1111913118，丫八!'10 幻的-士六冲七过0x^111x31^0^1)0^111^111^80/10010^0^771*0(1^ &1^166/^7！客7101^111^300072八：11166260(80？6^118\^1出出0'枕6015111^806口!"0^116&801117^111001160101-00^1^0011311060^0-1011 1*811617 816 111^68118016*1 ^ 0^0110 抑匕而此町 111688111*11161118，8031111111^ 6160(101110 [^咖⑶卩丨 0匕'-^311008 38 ^611 35 0163811161116111 0？0？ 0^0110 ^61^0111181106 0？1)31161163^1*116 1^31|115 111(110316 1^131 1^161-680(10110^61枕加1”6011出6『0；1\\^出1^11^8111^8061311111011^1811)16出811011出81埘;出^^!!!)'8111^806,1)161)0(611(191 0？ 1118116枕 6)11 19 0^ 8 V 10埘枕 1(13111(1810^~出6 811111^6)11^1011 11111)1168出31出6 1*6(111011011 163011011 011 1)16的11^1 1011 1166*13 11111011 16381|！0(1167 ^31^8，1116 1011^1 6)11 13 1638 001X031011 1^918(3111^1^16 09^)861(7 ^601^6886 0？ 1)811617出 3111117 00|5只61 &11 85 03(110^6 0111X6111 001160101- &10-100 1)8116068 13 01110(1 801811汉出8！1出81 \^出0181(6 1^11’311过 1116^601^886 6)1 出6 181161-1)60011168 0111011 0^101131^ 8|366办灯沾打名.：0-1011 1)311617；咖如。
锂电池铜箔简介介绍
在电池充放电过程中，铜箔需要 保持稳定的导电性能，避免因温 度变化引起的电阻波动。
锂电池铜箔的机械性能
抗拉强度
锂电池铜箔应具有一定的抗拉强 度，以适应电池生产过程中的各
种应力。
延伸率
良好的延伸率可以确保铜箔在电池 组装过程中不易断裂，提高生产效 率。
耐折弯性
铜箔应能够承受一定程度的折弯而 不损坏，以确保电池结构的完整性 。
铜箔。
主要步骤
溶液配制、电解沉积、铜箔剥离 、清洗干燥等。在这个过程中， 需要严格控制电流密度、温度、 溶液浓度等参数，以保证铜箔的
质量和性能。
优点
制造工艺相对简单，成本较低， 适用于大批量生产。
压延铜箔制造工艺
原理
通过压延机对铜坯进行多次高压轧制，使铜坯逐渐变薄， 从而形成铜箔。这种方法能够制造出表面平整、厚度均匀 的铜箔。
锂电池铜箔需要具备良好 的压延性、切割性等加工 性能，以适应电池制造过 程中的各种工艺要求。
锂电池铜箔的市场现状与发展趋势
市场现状
随着新能源汽车、智能手机等市场的快速发展，锂电池需求大幅增加，带动了锂电池铜箔市场的快速 增长。目前，全球锂电池铜箔市场已经形成了一定的产业规模，主要集中在中国、日本、韩国等地。
政策扶持
政府可以制定相关政策，对实施环保生产 、开展锂电池铜箔回收和再生利用的企业
给予一定的政策支持和经济激励。
社会参与
加强环保宣传，提高公众环保意识，鼓励 消费者选择环保型锂电池铜箔产品，形成 绿色消费氛围。
THANKS
感谢观看
机械性能测试
采用四探针法、电阻法等方法对铜箔的导 电性能进行测试，确保产品符合标准要求 。
利用拉伸试验机、折弯试验机等设备对铜 箔的抗拉强度、延伸率、耐折弯性等指标 进行评估。
高纯铜箔在针刺型锂离子电池中的应用研究
高纯铜箔在针刺型锂离子电池中的应用研究高纯铜箔是一种具有优异导电性能和良好导热性能的材料，被广泛应用于各种电子设备中。
针刺型锂离子电池作为新一代高性能储能装置，其在电动汽车、可再生能源储存等领域具有广阔的应用前景。
因此，研究高纯铜箔在针刺型锂离子电池中的应用具有重要意义。
首先，高纯铜箔在针刺型锂离子电池中可以作为电池的集流体。
集流体是电池中负责电子传输的部分，其导电性能直接影响电池的性能。
高纯铜箔具有优异的电导率和良好的导电性能，能够有效提高针刺型锂离子电池的输出功率和循环寿命。
此外，高纯铜箔还具有良好的机械强度和抗拉性能，可以有效防止电池因电解液膨胀而引起的破裂和漏液现象。
其次，高纯铜箔在针刺型锂离子电池中还可以作为电池的散热材料。
针刺型锂离子电池由于结构紧凑，电池内部产生的热量难以及时散发，容易导致电池温度过高、容量衰减等问题。
高纯铜箔具有良好的导热性能，可以快速将电池内部的热量传导到外部环境中，有效降低电池的温度。
通过合理设计和布置高纯铜箔，可以进一步提高针刺型锂离子电池的散热效果，延长电池的使用寿命。
此外，高纯铜箔还可以优化针刺型锂离子电池的电极性能。
针刺型锂离子电池的电极是由正极材料、负极材料和电解液组成的，高纯铜箔作为集流体和散热材料同时起到了连接电极材料的作用。
高纯铜箔可以提供更好的电极材料接触和电子传输通道，提高电极的充放电效率和电化学性能。
同时，高纯铜箔的疏水性能可以减少电解液中气体的生成，降低电池内部的内阻，提高针刺型锂离子电池的能量密度和循环性能。
最后，高纯铜箔的应用可以降低针刺型锂离子电池的制造成本。
高纯铜箔作为一种常见的金属材料，相对价格较低且容易加工。
与其他材料相比，使用高纯铜箔作为电池集流体和散热材料不仅可以提高电池的性能，并且能够在一定程度上降低生产成本，促进针刺型锂离子电池的商业化应用。
综上所述，高纯铜箔在针刺型锂离子电池中的应用研究具有重要意义。
通过合理设计和优化高纯铜箔的应用方式，可以显著提高针刺型锂离子电池的电池性能、循环寿命以及散热效果。
铜箔集流体在电池充电后材料膨胀引起结构变形
铜箔集流体在电池充电后材料膨胀引起结构变形下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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期廣蚀科考与防护技术^0119 1^0.4】0011110810^ 8012^08 ^1^0 ？110160710^ 71：011^0^00^ ^2007负极集流体铜箔对锂离子电池的影响唐致远，贺艳兵，刘元刚，刘强，阳晓霞天津大学化工学院应用化学系，天津300072摘要:用循环伏安、扫描电子显微镜和循环检测装置研究了表面状况不同的铜箔集流体对锂离子电池性能的影响.结果表明,电解液在毛面铜箔表面发生还原反应的程度比在光面铜箔表面显著,其阳极溶解电位比光面铜箔约低 15.8 V，且溶解需要的能量较少,相对耐腐蚀性较差.光面铜箔集流体锂离子电池的容量循环衰减要比毛面铜箔小，且随着循环的进行，后者的容&衮减趋势明显加剧.关键词:锂离子电池；毛面铜箔;光面铜箔中围分类号似1:1^1215.9 文献标识码4文章编号:1002^6495(2007)04*0265*0461^60X80？00？？511 八80八丁11006丁001.1.60X011050？11-1088八7161116：87八2(1；-丫1180，册：丫如士|08，^111711811-88118,1111913118，丫八!'10 幻的-士六冲七过0x^111x31^0^1)0^111^111^80/10010^0^771*0(1^ &1^166/^7！客7101^111^300072八：11166260(80？6^118\^1出出0'枕6015111^806口!"0^116&801117^111001160101-00^1^0011311060^0-1011 1*811617 816 111^68118016*1 ^ 0^0110 抑匕而此町 111688111*11161118，8031111111^ 6160(101110 [^咖⑶卩丨 0匕'-^311008 38 ^611 35 0163811161116111 0？0？ 0^0110 ^61^0111181106 0？1)31161163^1*116 1^31|115 111(110316 1^131 1^161-680(10110^61枕加1”6011出6『0；1\\^出1^11^8111^8061311111011^1811)16出811011出81埘;出^^!!!)'8111^806,1)161)0(611(191 0？ 1118116枕 6)11 19 0^ 8 V 10埘枕 1(13111(1810^~出6 811111^6)11^1011 11111)1168出31出6 1*6(111011011 163011011 011 1)16的11^1 1011 1166*13 11111011 16381|！0(1167 ^31^8，1116 1011^1 6)11 13 1638 001X031011 1^918(3111^1^16 09^)861(7 ^601^6886 0？ 1)811617出 3111117 00|5只61 &11 85 03(110^6 0111X6111 001160101- &10-100 1)8116068 13 01110(1 801811汉出8！1出81 \^出0181(6 1^11’311过 1116^601^886 6)1 出6 181161-1)60011168 0111011 0^101131^ 8|366办灯沾打名.：0-1011 1)311617；咖如。
0即汉 &|11；811111^6)11在20世纪的后半个世纪中，制造印刷线路板几乎是电 解铜箔的唯一用途.近年来，随着电池技术的发展，一个崭新 的应用领域展现在电解铜箔面前:锂离子电池用电解铜箔.作为锂离子电池的负极集流体，铜箔在电池中既充当负极活 性物质的载体，又充当负极电子流的收集与传输体，因此,铜 箔集流体对锂离子电池的电化学性能有很大的影响.早期的锂离子电池多采用压延铜箔作为负扱集流体,但 随着电池生产技术的发展和电解铜箔性能的提高，目前国内 外大部分裡离子电池厂家多采用电解铜箔制作电池负极集流 体11#^随着便携式电子产品的迅速发展，移动通讯的使用普 及,锂离子电池负扱集流体铜箔的需求童必然大幅提升.影响 电池电化学性能的因素除了正负极材料以及电解液外,还有收搞丨：1期：2006^0647初稿；2006^0948修改搞作者简介:唐致远0946-),男,教授,博士生导师,研究方向为新型 化学能源1^1:022 - 27401684^ ~1118111111.011正负极集流体招箔和铜箔.本文主要研究了负极集流体毛面 和光面电解铜箔对锂离子电池循环性能的影响其及原因^1实验方法1.1实验设备和试剂设备丨83-9300 二次锂离子电池性能测试装置〈广州擎 天实业有限公司〉^~650扫描电子显微镜〈日本日立公司〉，电化学工作站20型手套箱〖南京大 学仪器厂自制三电极体系.试剂:商用电解液1+ 1：1质董比〉、锂片、00：002、复合石墨、聚苯乙烯丁橡胶 、竣甲基纤维素钠（⑶匸）、聚偏氣乙梯、[^甲 基吡咯烷酮《㈣？）等均为电池纯，毛面铜箔〈，3—06 11011@||11685：511111^ 51(16^^?,) ^0.3|^111，&131(6 51^6 (/(^) ^3.5’光面铜箱〈1^01*8,5111&06 1101161111688：81)111751(16^ /^.) &0^3 1X01,^8116 专2 ^)).上述两种锅箱各有一面粗糙度相当,而另一面,即各自的较粗糙面的粗糙度不相等丨266腐蚀科学与防护技术第19卷毛面钢箔的较粗糙面的粗糙度更高~1.2实验过程按18650型电池设计正极负极片,额定容量1800负极制备按羧甲基纤维素钠〈0财0〉聚苯乙烯丁橡 胶^3810卜“复合石墨）。
3：5：92配比溶于水,分别在毛面 和光面铜箔上进行涂布,然后烘烤和碾压制成负极极片;正 极制备按V1^0002〉导电石墨）^90：5：5配备溶于I V甲基吡咯烷酮《^站？），经涂布、烘烤和碾压制成 正极极片.将负极极片、隔膜和正极极片卷绕制成电池芯，把电池 芯填人18650型钢壳，激光焊封口.以1 11101/1 ^ ^0+ 0^(841:1： 1：1：丨）为电解液注人18650型动力电 池,注液过程在充满干燥空气的手套箱内进行~用88-9300 二次电池性能检测装置对实验18650型电 池进行循环性能测试，测试条件为恒流1.8八〈10^2.75V ~《2 V间进行充放电循环.用电化学工作站〈08^测定电解液在光面 铜箔和毛面铜箔表面的分解状况以及铜箔的氧化溶解电位.测定系统为三电极体系，以铜箔电极为研究电极,锂电极为 对电极和参比电极，以1 0101/1十0\10 ^ 21^0(1：1 :0为电解液，循环伏安扫描区间分别为0 乂~3V和3 乂~5 V，扫速为0.5取一块0 V~3 V循环伏安扫描前后的铜箔,用乂~650 扫描电子显微镜观察其表面形貌.2结果与讨论2*1铜箔对锂离子电池循环性能的彩响图1显示了毛面铜箔和光面钢箔作为负极集流体对锂 离子电池循环性能的影响,可见毛面铜箔作为负极集流体时 电池的循环衰减严重，循环200次后电池的剩余容世仅为初 始容量的68丨3^，而光面铜箔作为锂离子电池负极集流体 时,容量保持率为82^ 3^，循环性能显著提高―循环初期,毛面铜箔电池的衰减速率接近于光面铜箔电 池,但随着循环过程的深人进行，毛面铜箔电池的衰减速度 也不断增大，如在前100次电化学循环过程中，光面铜箔电 池的容童损失11.1^，而毛面铜箔则为14.9^，仅多衰减3丨8^；但在100次~ 200次循环过程中则比光面 铜箔电池多衰减了为进一步解释上述现象，研究了电解液中铜箔的循环伏 安行为，并对循环伏安前后铜箔的表面形貌进行了表征.2.2铜箔在电解液中的循环伏安行为图2为电解液中铜箔在0 V~3 V的循环伏安行为，反映了电解液在铜箔表面的还原状况丨由图2可见,电解液在 毛面锎箔表面的还原反应比在光面铜箔表面剧烈丨当扫描电 位为1.5 丫时,电解液在毛面铜箔表面开始发生还原反应，达到1.0 V时出现还原峰电流，相应的氧化峰电流在1.2 V 时出现，而在光面铜箔表面则出现较小的电解液还原电流~分析原因,可能是由于扫描过程中的施加变化电位主要 分布于电解液中,铜箔集流体承担的电位较低，使电解液易 在裸露的铜箔表面发生还原发应.而对于商品化锂离子电 池,电解液在锏箔表面还原分解的现象则主要发生在以下两 种情况：首先,为了降低电池内阻,装配过程中负极极片与电池 壳体接触的部分一般没有活性物质，使得铜箔集流体与电池 壳内壁直接接触,当电池在充电过程中，负极电位降低，电解液必然在铜箔集流体的裸露表面发生还原反应;其次,电池 在装配或循环过程中不可避免地出现脱料、掉粉现象，易导 致电解液和铜箔直接接触,相应地，在电池充电过程中电解 液在铜箔表面发生还原反应^上述两种情况都使由毛面铜箔作为负极集流体电池不 可逆容童损失增加,电池循环衰减加剧：一方面电解液在铜 箔表面的还原过程中可能产生气体电池发生气胀，使正负极和隔膜发生分离并影响电池寿命,在电池循环过程 中,电解液在毛面铜栢表面还原产生的气体显然要多于在光 面铜箔表面,相应对电池循环性能的影响就大;另一方面，在 电池循环过程中,必然会有负极石墨从铜箔上发生脱落，造 成电解液与铜箔直接接触.在前100次循环中，石墨脱落可能并不严重，电解液只 在与电池壳接触的铜箔表面发生反应,两种电池的容童衰减 —不大8^〉，但是随着循环的进行，石墨在铜箔上的0.25 1----------------------------------------4期唐致远等:负扱集流体铜箔对锂离子电池的影响267I I宫.3 八|131押|80111)0(611(1810^ 00^)13枕1~0丨丨111616011X51)16〈8〉018(16 00即枕 6)11〈血叩 00冲6)11脱落越来越严重,导致电解液和铜箔接触的面积显著增加，又由于电解液在毛面铜箔表面的还原分解明显强于光面铜 箔,使毛面负极集流体电池的电解液浓度高于光面铜箔电池 的电解液浓度，并且铜箔表面局部腐蚀或全部腐蚀都会使电 极反应阻力增大,从而使前者电池内阻髙于后者,使容量衰 减明显加快⑺丨此外,电解液在铜箔表面的分解也会影响电 池的安全性，这是因为电池内阻的增加和气胀都会引起热量 的产生，使电池的安全性降低图3所示是铜箔在电解液中阳极溶解电位分析，可用于 说明铜箔在电解液中的耐腐蚀情况丨由于溶剂的阳极分压高于5 V，而3 V~5 V循环伏安后的铜箔被电解穿知图3中的氧化电流峰对应铜箔的腐蚀溶解过程丨从图3中8线可知，当电压在3.7、^毛面铜箔阳极溶解电流急速丨极分解电辉穿孔’可4 301 8111&1106 1001^)^10010^ 0！00即枕1011〜('。