鋰電池負(fù)極用銅箔的原因:
鋰電池是利用儲(chǔ)存在正極材料中的鋰離子以及電子在充電放電過(guò)程中反向移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)正常工作的,其主要結(jié)構(gòu)為正極、負(fù)極和電解液。除了主要的四大部分外,用來(lái)存放正負(fù)極材料的集流體也是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。根據(jù)鋰離子電池的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),正極和負(fù)極材料需涂覆于導(dǎo)電集流體上,因此集流體應(yīng)與活性物質(zhì)充分接觸,并且內(nèi)阻應(yīng)盡可能小。
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。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。
一是銅鋁箔導(dǎo)電性好,質(zhì)地軟,價(jià)格便宜。我們都知道,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*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。*就是考慮電池制備成本,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。
二是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)。
三是鋰電池正負(fù)極電位決定正極用鋁箔,負(fù)極用銅箔,而非反過(guò)來(lái)。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。