锂电池正极集流体材料(锂电池及锂电池正极材料)

锂离子电池的正极为什么用铝箔，而负极用铜箔？

1、铜铝箔导电性好，质地软，价格便宜。

2、铜铝箔在空气中也相对比较稳定。

3、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，对内部的铝也有较好的保护作用。

金属铝的晶格八面体空隙大小与Li 大小相近，极易与Li形成金属间隙化合物，Li 和Al不仅形成了化学式为LiAl的合金，还有可能形成了Li₃Al₂或Li₄Al₃。

由于金属Al与Li 反应的高活泼性，使金属Al消耗了大量的Li ，本身的结构和形态也遭到破坏，故不能作为锂离子电池负极的集流体；而Cu在电池充放电过程中，只有很少的嵌锂容量，并且保持了结构和电化学性能的稳定，可作为锂离子电池负极的集流体。

Cu箔在3.75V时，极化电流开始显著增大，并且呈直线上升，氧化加剧，表明Cu在此电位下开始不稳定；而铝箔在整个极化电位区间，极化电流较小，并且恒定。

没有观察到明显腐蚀现象的发生，保持了电化学性能的稳定。由于在锂离子电池正极电位区间， Al的嵌锂容量较小，并且能够保持电化学稳定，适合作锂离子电池的正极集流体。

扩展资料

锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成。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, 通过隔膜后嵌入六方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, 锂离子的移动产生了电流。

锂离子电池的结构和充放电过程化学反应原理虽然很简单, 然而在实际的商业化应用中需要考虑很多问题。例如, 正负极材料的导电性能、充放电电位、活性、脱插锂的结构稳定性能、倍率性能和安全性能等, 以及电解液的稳定性、导电性和环境适应性等。

除上述因素外, 锂离子电池的内阻必须足够小, 只有这样才能保证使用的可靠性和较长的循环寿命。这不仅取决于正负极活性, 而且与集流体有着相当大的关系。

锂离子电池集流体的主要材料是金属箔(如铜箔、铝箔), 其功用是将电池活性物质产生的电流汇集起来, 以便形成较大的电流输出，因此集流体应与活性物质充分接触, 并且内阻应尽可能小,。

这也是锂离子电池为什么选用价格较高的铜箔和铝箔的主要原因。铜箔具有良好的导电性、柔韧性和适中的电位,耐卷绕和辗压, 生产技术较成熟, 因而成为锂离子电池负极集流体的首选材料。

铜箔在锂离子电池中既是负极活性材料的载体,又是负极电子的收集与传导体, 因此对其有特殊的技术要求, 即必须具有良好的导电性, 表面能均匀地涂敷负极材料而不脱落, 并具有良好的耐蚀性。为了保证涂敷在电解铜箔上的负极材料不会脱落, 在制备时必须加入合适的粘结剂。

据涂布在线了解，目前常用的粘结剂为PVDF、PTFE、SBR、LA133等, 其粘结强度不仅取决于粘合剂本身的物理化学性能, 而且与铜箔的表面特性有很大关系。涂层的粘结强度足够高时, 可防止充放电循环过程中负极的粉化脱落, 或因过度膨胀收缩而剥离基片, 降低循环容量保持率。

反之, 如果粘结强度达不到要求, 则随着循环次数的增加, 因涂层剥离程度加重而使电池内阻抗不断增大, 循环容量下降加剧。这就要求锂离子电池用铜箔需要具有良好的亲水性。

参考资料来源：百度百科-锂离子电池

4.5微米铜箔优缺点

铜箔和铝箔具有良好的导电性、、已形成氧化保护膜、质地较软有利于粘结、制造技术较成熟、价格相对低廉等优势，缺点是性质太过于活跃

因此被选择作为锂电池集流体的主要材料。锂电池的正极电位高，铝箔的氧化层比较致密，可防止集流体氧化，而铜在高电位下会发生嵌锂反应，不宜做正极集流体，正极集流体一般采用铝箔；而负极的电位低，铝箔在低电位下易形成铝锂合金，负极集流体一般采用铜箔，铜箔和铝箔之间不具备互替性。电池的负极活性物质由约90%的负极活性物质碳材料、4%~5%的乙炔黑导电剂、6%~7%的粘合剂均匀混合后，一般将配好的负极活性酱料均匀涂覆于铜箔集流体表面，活性材料厚度为50~100m，经干燥、滚压、分切等工序，制得负极电极。锂电池的基本性能与整个电池系统的材料密切相关。对于负极，除负极活性材料外，铜箔的质量也对负极制作工艺及电池性能有很大影响。作为锂电池的集流体的锂电铜箔，一般厚度通常在7-20μm之间。目前新能源汽车配备的铜箔厚度为8~12μm，整车铜箔的质量达到10kg以上。锂电铜箔厚度越小，意味着电池的重量将越轻。同时，更薄的锂电铜箔也意味着更小的电阻，则电池的性能也将得到提升。因此，减轻电池上铜箔的质量，降低铜箔原材料成本，同时提供更高的能量密度，成为动力锂电池用铜箔关键。我们认为，未来使用更加轻薄的锂电铜箔是大趋势。

锂电池正极为什么用铝箔做集流体？

为什么负极要用铜箔而正极要用铝箔

1、采用两者做集流体都是因为两者导电性好,质地比较软(可能这也会有利于粘结)，也相对常见

比较廉价，同时两者表面都能形成一层氧化物保护膜。

2、铜表面氧化层属于半导体，电子导通，氧化层太厚，阻抗较大；而铝表面氧化层氧化铝属绝

缘体，氧化层不能导电，但由于其很薄，通过隧道效应实现电子电导，若氧化层较厚，铝箔导电

性级差，甚至绝缘。一般集流体在使用前最好要经过表面清洗，一方面洗去油污，同时可除去厚

氧化层。

3、正极电位高，铝薄氧化层非常致密，可防止集流体氧化。而铜箔氧化层较疏松些，为防止其

氧化，电位比较低较好，同时Li难与Cu在低电位下形成嵌锂合金，但是若铜表面大量氧化，

在稍高电位下Li

会与氧化铜发生嵌锂发应。AL箔不能用作负极,低电位下会发生LiAl 合金化。

4、集流体要求成分纯。AL的成分不纯会导致表面膜不致密而发生点腐蚀，更甚由于表面膜的破

坏导致生成LiAl合金

锂电池的正极材料有哪些

主要包括：锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物和聚阴离子正极材料系列。

1.锂钴氧化物

锂钴氧化物是现阶段商品化锂离子电池中应用最成功、最广泛的正极材料。其在可逆性、放电容量、充放电效率和电压稳定方面是比较好的。

2.锂镍氧化物

镍酸锂（LiNiO2）为立方岩盐结构，与LiCoO2相同，但其价格比LiCoO2低。LiNiO2理论容量为276mAh/g，实际比容量为140~180mAh/g，工作电压范围为2.5V~4.2V，无过充或过放电的限制，具有高温稳定性好，自放电率低，无污染，是继LiCoO2之后研究得较多的层状化合物。但LiNiO2作为锂离子电池正极材料存在以下问题亟待研究解决。

3.锂锰氧化物

我国锰资源储量丰富，而且锰无毒，污染小，因此层状结构的LiMnO2和尖晶石型的LiMn2O4都成为了正极材料研究的热点。

4.锰镍钴复合氧化物

层状锰镍钴复合氧化物正极材料综合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2 三种层状材料的优点，其综合性能优于以上任一单一组分正极材料，存在明显的三元协同效应：通过引入Co，能够减少阳离子混合占位情况，有效稳定材料的层状结构；通过引入Ni，可提高材料的容量；

5.锂钒氧化物

钒为多价态金属，与锂可形成多种氧化物，主要包括层状的LiVO2、LixV2O4、Li1+xV3O8和尖晶石型LiV2O4、反尖晶石型LiVMO4(M=Ni，Co)。

6.锂铁氧化物

随着锂二次电池的出现，人们对可脱嵌锂离子的层状LiFeO2就进行了许多深入的研究。但由于Fe4+/Fe3+电对的Fermi能级与Li+/Li的相隔太远，而Fe3+/Fe2+电对又与Li+/Li的相隔太近，因此层状LiFeO2一直未能得到应用。

锂电池正极集流体材料的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于锂电池及锂电池正极材料、锂电池正极集流体材料的信息别忘了在本站进行查找喔。微信号:ymsc_2016