磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負(fù)極用銅箔

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-04-11 11:01  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負(fù)極用銅箔？用來(lái)存放正負(fù)極材料的集流體也是磷酸鐵鋰電池的重要組成部分，其主要功能是將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來(lái)，以便形成較大的電流對(duì)外輸出。磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負(fù)極用銅箔？本文存能電氣小編就來(lái)說(shuō)說(shuō)。

　　磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負(fù)極用銅箔？

　　對(duì)于鋰離子電池來(lái)說(shuō)，通常使用的正極集流體是鋁箔，負(fù)極集流體是銅箔，為了保證集流體在電池內(nèi)部穩(wěn)定性，二者純度都要求在98%以上。隨著鋰電技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)論是用于數(shù)碼產(chǎn)品的鋰電池還是電動(dòng)汽車(chē)的電池，我們都希望電池的能量密度盡量高，電池的重量越來(lái)越輕，而在集流體這塊最主要就是降低集流體的厚度和重量，從直觀上來(lái)減少電池的體積和重量。磷酸鐵鋰電池的正極為什么用鋁箔，而負(fù)極用銅箔，原因有以下三點(diǎn)：

　　一、銅鋁箔導(dǎo)電性好，質(zhì)地軟，價(jià)格便宜。

　　我們都知道，磷酸鐵鋰電池工作原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種電化學(xué)裝置，那么在這個(gè)過(guò)程中，我們需要一種介質(zhì)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化的電能傳遞出來(lái)，這里就需要導(dǎo)電的材料。

　　而在普通材料中，金屬材料是導(dǎo)電性最好的材料而在金屬材料里價(jià)格便宜導(dǎo)電性又好的就是銅箔和鋁箔。同時(shí)，在鋰電池中，我們主要有卷繞和疊片兩種加工方式。相對(duì)于卷繞來(lái)說(shuō)，需要用于制備電池的極片具有一定的柔軟性，才能保證極片在卷繞時(shí)不發(fā)生脆斷等問(wèn)題，而金屬材料中，銅鋁箔也是質(zhì)地較軟的金屬。最后就是考慮鋰電池制備成本，相對(duì)來(lái)說(shuō)，銅鋁箔價(jià)格相對(duì)便宜，世界上銅和鋁元素資源豐富。

　　二、銅鋁箔在空氣中也相對(duì)比較穩(wěn)定。

　　鋁很容易跟空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在鋁表面層生成一層致密的氧化膜，阻止鋁的進(jìn)一步反應(yīng)，而這層很薄的氧化膜在電解液中對(duì)鋁也有一定的保護(hù)作用。銅在空氣中本身比較穩(wěn)定，在干燥的空氣中基本不反應(yīng)。

　　三、鋰電池正負(fù)極電位決定正極用鋁箔，負(fù)極用銅箔。

　　正極電位高，銅箔在高電位下很容易被氧化，而鋁的氧化電位高，且鋁箔表層有致密的氧化膜，對(duì)內(nèi)部的鋁也有較好的保護(hù)作用。采用兩者做集流體都是因?yàn)閮烧邔?dǎo)電性好,質(zhì)地比較軟(可能這也會(huì)有利于粘結(jié))，也相對(duì)常見(jiàn)比較廉價(jià)，同時(shí)兩者表面都能形成一層氧化物保護(hù)膜。

　　銅箔和鋁箔具有良好的導(dǎo)電性、、已形成氧化保護(hù)膜、質(zhì)地較軟有利于粘結(jié)、制造技術(shù)較成熟、價(jià)格相對(duì)低廉等優(yōu)勢(shì)，因此被選擇作為鋰電池集流體的主要材料。磷酸鐵鋰電池的正極電位高，鋁箔的氧化層比較致密，可防止集流體氧化，而銅在高電位下會(huì)發(fā)生嵌鋰反應(yīng)，不宜做正極集流體，正極集流體一般采用鋁箔；而負(fù)極的電位低，鋁箔在低電位下易形成鋁鋰合金，負(fù)極集流體一般采用銅箔，銅箔和鋁箔之間不具備互替性。

　　磷酸鐵鋰電池用銅鋁箔厚度要求

　　隨著近些年磷酸鐵鋰電池迅猛發(fā)展，鋰電池用集流體發(fā)展也很快。正極鋁箔由前幾年的16um降低到14um，再到12um，現(xiàn)在已經(jīng)不少鋰電池生產(chǎn)廠家已經(jīng)量產(chǎn)使用10um的鋁箔，甚至用到8um。而負(fù)極用銅箔，由于本身銅箔柔韌性較好，其厚度由之前12um降低到10um，再到8um，到目前有很大部分電池廠家量產(chǎn)用6um，以及部分廠家正在開(kāi)發(fā)的5um/4um都是有可能使用的。

　　由于磷酸鐵鋰電池對(duì)于使用的銅鋁箔純度要求高，材料的密度基本在同一水平，隨著開(kāi)發(fā)厚度的降低，其面密度也相應(yīng)降低，電池的重量自然也是越來(lái)越小，符合我們對(duì)于鋰電池的需求。

　　鋰電用銅鋁箔表面粗糙度要求

　　對(duì)于集流體，除了其厚度重量對(duì)磷酸鐵鋰電池有影響外，集流體表面性能對(duì)電池的生產(chǎn)及性能也有較大的影響。尤其是負(fù)極集流體，由于制備技術(shù)的缺陷，市場(chǎng)上的銅箔以單面毛、雙面毛、雙面粗化品種為主。這種兩面結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)導(dǎo)致負(fù)極兩面涂層接觸電阻不對(duì)稱(chēng)，進(jìn)而使兩面負(fù)極容量不能均勻釋放；同時(shí)，兩面不對(duì)稱(chēng)也引發(fā)負(fù)極涂層粘結(jié)強(qiáng)度不一致，是的兩面負(fù)極涂層充放電循環(huán)壽命嚴(yán)重失衡，進(jìn)而加快鋰電池容量的衰減。

　　鋰電池生產(chǎn)存在的污染問(wèn)題有哪些？

　　第一、生產(chǎn)過(guò)程中清洗正負(fù)極制漿的設(shè)備和涂布設(shè)備造成的污染，這兩個(gè)是包括正極負(fù)極材料、NMP、膠等物質(zhì)，一些企業(yè)控制不好（惡意揣測(cè)不想控制）導(dǎo)致含毒廢水泄露。鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中清洗注電解液時(shí)的用品，可能導(dǎo)致含電解液的水流入下水道。一般情況下，技術(shù)研發(fā)人員很可能將水直接排入下水道。

　　第二、NMP回收不徹底。

　　第三、市場(chǎng)上流通的鋰電池確實(shí)很少有回收的，一是鋰電本身污染小，大家重視程度不夠；二是、鋰電回收收益低。導(dǎo)致現(xiàn)在鋰電池不想鉛酸電池一樣有大規(guī)模的回收應(yīng)用，而更像鎳氫等電池一樣，只有寥寥的一些“不要隨意丟棄電池”這樣的標(biāo)語(yǔ)。

　　以上就是磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負(fù)極用銅箔的原因，鋰電池正負(fù)極材料對(duì)電池的影響都很大，大家一定要慎重選擇。