復(fù)合銅箔,火了!
發(fā)布時(shí)間：2022-08-25瀏覽次數(shù)：載入中...
集流體在鋰電池中有兩個(gè)作用，作為活性物質(zhì)的導(dǎo)體和承載，一是用來(lái)導(dǎo)通電流，二是承載粉末級(jí)活性材料，形成完整體系。目前正極用鋁箔，負(fù)極用銅箔，是因?yàn)殇X和銅可以滿足導(dǎo)電和承載的要求。正負(fù)極不能都使用鋁箔或者銅箔的原因主要是放電原理的不同。如果正極用銅會(huì)由于化學(xué)反應(yīng)把鋰電池中的鋰離子直接消耗掉，正負(fù)極也可以采用其他金屬（鎳鉻等），但是鋁和銅相比更便宜，并且具備一定延展性，可以薄化，因此對(duì)于鋰電體系，正極鋁負(fù)極銅是比較好的選擇。作為承載材料需要具備柔韌性，電池生產(chǎn)過(guò)程中，集流體作為一個(gè)基底，其他材料要在上面涂布，這個(gè)過(guò)程中需要被進(jìn)行拉扯生產(chǎn)，以及在組裝環(huán)節(jié)，需要通過(guò)“卷”的方式，會(huì)出現(xiàn)彎折，這就要求集流體材料具備一定柔韌性，否者會(huì)在彎折處斷裂，如果斷裂會(huì)使得電池短路，柔韌性也會(huì)影響到電池壽命、循環(huán)次數(shù)等。復(fù)合銅箔是一種新型的動(dòng)力電池集流體材料，主要由3部分組成，中間一層為PET、PP、PI等材質(zhì)的基層薄膜，薄膜兩側(cè)為厚度1μm左右的銅，主要是一種夾層式的結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)箔材的制造工藝不同。傳統(tǒng)銅箔主要是由輥壓或電解工藝生產(chǎn)得到；復(fù)合銅箔是在厚度3.5-6μm的塑料薄膜表面采用磁控濺射或真空蒸鍍的方式，制作一層20-80nm的銅金屬層，然后通過(guò)水電鍍的方式，將金屬層加厚到1μm，制作總厚度在5.5-8μm之間的復(fù)合金屬箔，用以代替6-9μm的電解金屬箔。
![2.png]( "2.png")
復(fù)合銅箔相比傳統(tǒng)金屬集流體具備如下的特性：
PET基膜的導(dǎo)電性依靠表面的金屬，中間的高分子材料具備相比于金屬更好的柔韌性；這是因?yàn)閺?fù)合材料的物性是居中的（比如高分子柔韌性達(dá)到100，金屬柔韌性是50，那么兩者復(fù)合材料的柔韌性可以達(dá)到75），所以復(fù)合集流體PET也具備更好的柔韌性，更實(shí)用。
主要是衡量張力性能，集流體在電池生產(chǎn)過(guò)程中需要經(jīng)歷“縮卷拉放”的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中需要承擔(dān)更大的拉力，高分子的抗壓強(qiáng)度也是比金屬更好的，所以復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度也是會(huì)比純金屬更好的，意味著提高了抗壓強(qiáng)度，可以在生產(chǎn)過(guò)程中使用更大的拉力去生產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)效率；電池廠現(xiàn)在都在擴(kuò)建新產(chǎn)線，如果用PET材料就可以在原有產(chǎn)線上進(jìn)行提速。
為了提升電池的能量密度，一是可以直接提升材料能量，二是減輕材料重量，電池的活性材料都是納米級(jí)別的，集流體薄化可以使得電能釋放更為均勻，大概1GWh的電池需要正負(fù)集流體各1000萬(wàn)平方米的量，所以面積比例是固定的，目前鋰電體系好的集流體是鋁和銅，材料相對(duì)固定，密度不會(huì)改變，只能通過(guò)厚度減輕來(lái)減少體積，降低重量，實(shí)現(xiàn)更大的能量密度。銅箔應(yīng)用上，目前寧德時(shí)代應(yīng)用6um的銅箔，甚至實(shí)驗(yàn)室可以使用到3.5-4um的銅箔；但是銅箔也不會(huì)無(wú)限制的薄化，越薄的銅箔，其抗壓強(qiáng)度就會(huì)變差。以6um的PET銅箔為例，中間是4微米的PET材料，正反兩面各1微米的銅箔，總共厚度6微米，其中有2/3是4微米的純銅材料是用PET進(jìn)行替代的，并且PET的密度也很小，只有銅密度的1/10，整個(gè)材料的密度可以降低到38.5%，6um的PET集流體相當(dāng)于2.4um的銅箔重量；所以PET集流體提供了一種不需要過(guò)分薄化去承載能力、安全性、循環(huán)壽命的降低，就可以增加電池能量密度的兩全方法。PET復(fù)合銅箔重量更輕，目前集流體占電池重量的比重是15%，PET技術(shù)可以提升5%-10%的電芯能量密度，實(shí)現(xiàn)高比容。
常規(guī)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)遇到兩個(gè)問(wèn)題，一是薄膜雙面性能的均勻性，從工藝上來(lái)看，涂布需要使用活性物質(zhì)的粘結(jié)劑將其粘在PET薄膜表面，再經(jīng)過(guò)一道滾壓，這樣可以保證表面厚度均勻，沒(méi)有坑坑洼洼，防脫落。另一個(gè)是接觸電阻的不對(duì)稱性，活性材料的電阻和銅不一樣，有的地方多，有的地方少，這樣能量不均勻會(huì)影響到整體的放電，進(jìn)而影響到循環(huán)壽命，加快電池的衰減?？梢钥吹剑?strong style="margin:0px;padding:0px;outline:0px;max-width:100%;box-sizing:border-box !important;overflow-wrap:break-word !important;">目前銅箔的制備是有單面毛、雙面毛、表面粗化等處理的，說(shuō)明銅箔正反兩面是不一樣的，存在不均勻的問(wèn)題。PET集流體在這個(gè)問(wèn)題上進(jìn)行了處理。首先PET材料的本身屬性就是雙面是比較均勻的，并且在涂布活性材料的過(guò)程中我們主要采用包括物理沉積、水電鍍等的方面去實(shí)現(xiàn)表面更為均勻。由于PET表面更為均勻，高分子材料的膨脹率更低，更容易空置，保持表面完整性，使得具有長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)。
電池自燃是由于發(fā)熱失控導(dǎo)致的內(nèi)短路。電池的結(jié)構(gòu)就是正負(fù)兩極是金屬，中間有一層隔膜，金屬材料由于反復(fù)使用會(huì)發(fā)生疲勞斷裂，金屬材料斷裂后會(huì)在邊緣形成小刺，小刺的方向是隨機(jī)的，很容易擠在隔膜上，進(jìn)行刺穿隔膜，正負(fù)兩極加在一起，并且釋放電能的活性物質(zhì)在電解液中，液態(tài)的形式再加上動(dòng)力電池在電動(dòng)車上受到顛簸就很容易發(fā)生內(nèi)短路，釋放大量的熱量。PET銅箔對(duì)這一問(wèn)題的解決方法就是高分子不容易斷裂，即便斷裂，1微米的鍍銅的強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到刺穿隔膜的標(biāo)準(zhǔn)，把內(nèi)短路的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避掉。 【返回列表】
銷售部