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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。
电池铝箔是一种用于电池制造的重要材料，通常用于连接电池的正负极以及提供电池外壳的结构支持。
根据其用途和性质的不同，电池铝箔可以分为不同的分类：
1. **正极铝箔（Cathode Aluminum Foil）：** 正极铝箔是电池中正极材料的承载体。
它通常用于连接正极活性材料，如锂铁磷酸铁锂（LiFePO4）或锰酸锂（LiMn2O4），以及电解质和隔膜，从而构建正极的电极结构。
2. **负极铝箔（Anode Aluminum Foil）：** 负极铝箔用于连接负极活性材料，例如石墨，与电池电解质和隔膜，以构建负极的电极结构。
它通常需要在充电和放电循环中承受锂离子的插入和抽出，因此需要具有一定的电化学稳定性和机械强度。
3. **集流板（Current Collector）：** 集流板用于连接电池正负极，将电流从电极传递到外部电路。
在锂离子电池中，正极和负极各有一个集流板，通常由导电性较好的铜箔或铝箔制成。
4. **外壳铝箔（Shell Aluminum Foil）：** 外壳铝箔用于封装电池，构建电池的外壳结构。
这种铝箔需要具有一定的强度和密封性，以保护电池内部的活性材料和电解质。
5. **散热铝箔（Thermal Aluminum Foil）：** 一些电池中还使用散热铝箔，以帮助散发电池内部产生的热量，以防止过热。
总的来说，电池铝箔根据其用途和性质的不同，可以分为正极、负极、集流板、外壳和散热等不同分类，它们在电池制造中扮演着重要的角色。
电池箔行业专题报告1.电池铝箔：电池生产基础材料铝箔是铝延压加工行业的产品之一，上游是电解铝行业。
铝箔加工企业从电解铝企业采购铝锭加工生产铝板带箔。
铝板带是指以铝为主要原料，并且掺杂部分合金元素制造出来的铝板或者铝带，具有质轻、包覆性、屏蔽性好、耐腐蚀、强度高等优点,成片状的铝产品称为铝板，厚度大于0.2mm铝卷材称为铝带；铝箔一般是指厚度小于0.2mm、断面为长方形的轧制产品，具有质轻、密闭性和包覆性好等优点。
中国目前是全球最大的电解铝生产国，巨大的铝锭产量及潜在可以释放的产能为下游铝加工行业提供了充足的原材料供应。
光箔产品定价方式为“铝锭价+加工费”，加工费盈利较为稳定，经营业绩受铝锭价格周期波动的影响较小；涂碳箔定价方式为“一口价”，经营业绩受铝锭价格周期波动的影响较大。
铝箔按厚度可分为双零箔、单零箔、厚箔铝板带。
厚箔厚度为0.1～0.2mm；单零箔是指厚度为0.01mm和小于0.1mm/的铝箔；双零箔是指厚度以mm为计量单位时小数点后有两个零的箔，通常厚度小于0.01的铝箔,即0.005~0.009mm铝箔。
铝箔加工工艺较为复杂。
目前行业内有两种常用加工工艺路线：铸锭热轧法和双辊铸轧法。
热轧是采用半连续铸造法将铝熔体铸造成扁锭，对大块的金属铸锭在其再结晶温度以上进行热轧和冷轧，轧制成一定厚度的板材作为铝箔坯料；铸轧是将铝熔体通过铸嘴导入内部通有冷却水的两个轧辊之间，冷却水保持流动，两个不断转动的轧辊作为结晶器，铝液在凝固后立即进行轧制到一定的厚度作为坯料，在铸轧区完成凝固和热轧两个过程仅需2~3秒。
相比而言，热轧坯料通常质量较好更适合于轧制高品质的铝箔产品。
铸锭热轧法中热轧坯料要经过铣面、铣边去除表面的氧化层等缺陷，然后经过均匀化退火使铝合金成分均匀化，再经过热轧、冷轧、中间退火等多重工序循环，有效改善成分偏析、晶粒尺寸等问题。
相反铸轧坯料的质量较难控制，铸轧坯料厚度为3mm～7mm，轧制铝箔的变形量要小得多，所以铸轧坯料的质量，如气道、夹杂、偏析、粗大晶粒等缺陷对铝箔轧制的影响更直接，且由于结晶条件不同而易导致板边部与中心以及板上下表面组织成分的不均匀。
中国化学与物理电源行业协会团体标准《锂离子电池用铝塑复合膜》编制说明一、工作简况1、任务来源随着电子产品向小型化、智能化、可穿戴方向发展，电池必须具有体积小、轻薄化、柔性化等特点，采用铝塑复合膜作为锂离子电池的外包装可以满足这些需求，软包锂离子电池凭借其优异的综合性能，其增长速度远超过锂离子电池行业平均水平。
据统计，2016年我国软包装锂离子电池在手机和笔记本两大3C应用领域的渗透率都已超过60%以上。
在动力电池领域，随着新能源汽车的快速发展，软包装锂离子电池因其单位体积能量密度高、重量轻、安全性好等优势，也成为动力电池技术路线的一个重要的市场选择，包括万向A123、微宏动力、北京国能、天津捷威、天劲股份、多氟多、LG化学等企业都采用软包装作为动力电池的选择，并都提出了明确的扩产计划。
据调查，2016年我国软包装锂离子电池销售收入达到400亿元以上，锂离子电池用铝塑复合膜（简称铝塑复合膜）需求量超过了7000万平方米，市场规模达25亿元以上。
随着新能源汽车软包动力电池应用加速和3C电子产品等下游需求放量，铝塑复合膜行业增速有望超过40%，潜在市场规模将达百亿元级。
从2011年起，我国企业便开始了铝塑复合膜的国产化之路，截止目前，真正实现量产并给电池企业批量供货的企业包括道明光电、紫江新材、新纶科技、苏达汇城、东莞卓越、佛塑科技、明冠新材等。
目前，世界各国尚无公开的关于锂离子电池用铝塑复合膜的国家标准或行业标准。
随着国内铝塑复合膜生产企业日渐增多，各电池生产企业、铝塑复合膜生产厂家的技术性能要求和测试方法差异较大，产品品质良莠不齐，也缺乏权威的相关测试机构，从而严重阻碍了行业的发展和进步。
为了促进锂离子电池用铝塑复合膜行业的技术进步和产业健康有序发展，加速提高国产铝塑复合膜的质量和市场占有率，因而急需制定《锂离子电池用铝塑复合膜》标准。
本标准由中国化学与物理电源行业协会提出和组织，浙江道明光电科技有限公司等国内主要的锂离子电池用铝塑复合膜生产企业、铝塑复合膜上游原材料生产厂家、软包锂离子电池生产企业共同参加《锂离子电池用铝塑复合膜》协会团体标准的编制。
电池铝箔中的各个元素概述说明以及解释1. 引言1.1 概述电池铝箔是一种关键的材料，在现代电池技术中扮演着重要角色。
它作为一个支撑结构，不仅提供了电流的导通路径，还具有阻隔氧气和水分进入电池内部的功能。
然而，电池铝箔中存在着许多不同的元素，这些元素在其组成和性能中起到关键作用。
本文旨在对电池铝箔中的各个元素进行综述和解析。
1.2 文章结构本文分为五个章节，每个章节都围绕一个特定的主题展开讨论。
首先，在第二章中，将介绍电池铝箔中常见的几种元素，包括铝、硅和锂，并对它们在电池铝箔中的存在形式进行描述。
接下来，在第三章中，将详细说明各个元素的重要性和作用。
我们将探讨铝、硅和锂在电池铝箔中所起到的关键功能，并阐明它们对电池性能和稳定性的影响。
在第四章中，我们将回顾各个元素在电池铝箔制备过程中的应用技术及其进展。
具体来说，我们将讨论铝、硅和锂元素在电池铝箔中的应用技术，并介绍相关的研究成果和发展趋势。
最后，在第五章中，我们将提出本文的总结和展望。
对于电池铝箔中各个元素的概述和重要性进行概括，并探讨未来可能的研究方向。
1.3 目的本文的目的是全面了解和描述电池铝箔中常见元素（铝、硅、锂）的存在形式、重要性、作用以及其在材料制备过程中的应用技术。
通过深入分析每个元素在电池铝箔中所起到的作用，可以为现代电池技术的发展提供更多理论依据和实践指导，并且为未来相关领域的研究提供参考。
2. 电池铝箔中的各个元素：2.1 铝元素：铝是电池铝箔的主要成分之一，常以多孔形式存在于电池的正极和负极之间。
铝具有较低的密度和良好的导电性能，可以有效地提供电流传输通道，从而支持电池的正常工作。
此外，铝还具有良好的耐腐蚀性和稳定性，可以保护内部活性物质不受外界环境影响。
2.2 硅元素：硅在电池铝箔中起到了重要的作用。
硅可以增强铝箔的机械强度和刚性，并提高其抗撕裂性能，从而使得电池在高温、挤压和振动等复杂环境下仍然能够保持结构完整。
此外，硅还能够增加铝箔的导热性能，帮助散热并提高电池效率。
电池用铝箔的用途电池是现代生活中不可或缺的电力供应装置之一，而铝箔作为一种重要的材料，也在电池的制造中发挥着重要作用。
铝箔在电池中的应用主要体现在以下几个方面。
铝箔可以用于电池的正极和负极集电体的制作。
在电池中，正极和负极是通过集电体与电池内部的化学反应来实现电荷传输的。
铝箔作为一种优良的导电材料，可以作为正极和负极集电体的基底，提供良好的电荷传输通道。
此外，铝箔的柔韧性和可塑性使其能够适应不同形状和尺寸的电池设计，为电池的制造提供了便利。
铝箔还可以用于电池的隔膜的制作。
在电池中，正极和负极之间需要通过隔膜进行隔离，以防止直接短路。
铝箔可以作为隔膜中的一部分，起到支撑和导电的作用。
铝箔的导电性能可以帮助电荷在隔膜中快速传输，从而提高电池的充放电效率。
同时，铝箔还可以增加隔膜的强度和稳定性，提高电池的安全性能。
铝箔还可以用于电池的包装材料。
电池在制造完成后需要进行包装，以保护内部结构不受外界环境的影响，并防止电池中的化学物质外泄。
铝箔具有良好的封闭性和防护性能，可以作为电池包装材料的一部分，起到密封和保护的作用。
铝箔的耐腐蚀性和防潮性能可以有效延长电池的使用寿命，并提高电池的稳定性。
铝箔还可以用于电池的散热和导热。
在电池的使用过程中，会产生一定的热量，如果不能及时散热，就会导致电池温度升高，从而影响电池的性能和寿命。
铝箔具有良好的导热性能，可以作为电池的散热和导热材料，帮助电池快速散热，保持适宜的工作温度。
铝箔的导热性能可以提高电池的充放电效率，减少能量损耗，并提高电池的使用寿命。
铝箔在电池中的应用非常广泛。
它可以作为电池的集电体、隔膜、包装材料和散热导热材料，为电池的制造和使用提供了重要的支持和保障。
随着科技的不断进步，铝箔在电池领域的应用还将不断拓展和创新，为人们带来更加高效、安全和可靠的电池产品。
{技术规范标准}电池铝箔技术标准电池铝箔作为电池制造中非常重要的材料之一，其性能和质量的优劣直接影响着电池的安全性、性能稳定性和寿命等关键指标。
为了确保电池铝箔的质量和性能达到国际水平，各国都制定了相应的技术规范标准。
本文将介绍电池铝箔的技术规范标准及其主要内容。
1.电池铝箔的材料要求：技术规范标准中通常会对电池铝箔的材料组成进行要求，包括主要元素的含量和杂质元素的限制。
电池铝箔的纯度要求较高，一般要求电池铝箔的纯度大于99.9%，同时限制一些杂质元素的含量，如铁、硅、铜、锰等。
2.电池铝箔的表面要求：电池铝箔的表面质量直接影响其与其他电池材料的结合性能和电池的性能表现。
因此，技术规范标准中通常会对电池铝箔的表面要求进行详细规定，如表面光洁度、表面平整度、表面无颗粒、无凹痕等。
3. 电池铝箔的厚度和宽度要求：技术规范标准中会对电池铝箔的厚度和宽度进行要求。
电池铝箔的厚度要求通常在0.01mm至0.2mm之间，而宽度的要求则根据具体的电池类型和应用需求进行规定。
4.电池铝箔的机械性能要求：电池铝箔在电池制造过程中会受到较大的机械应力和变形，因此其机械性能也是技术规范标准关注的重点。
标准中通常会对电池铝箔的抗拉强度、屈服强度、延伸率等机械性能进行要求。
5.电池铝箔的化学性能要求：电池铝箔的化学性能直接关系到其与其他电池材料的相容性和电池的使用寿命。
技术规范标准中通常会对电池铝箔的耐腐蚀性、耐氧化性、耐酸碱性等化学性能进行要求。
除了上述主要内容，技术规范标准还可能对电池铝箔的表面涂层、电池铝箔与其他材料的结合方式、尺寸允许偏差、包装和运输要求等进行详细规定。
综上所述，电池铝箔技术规范标准是保证电池铝箔质量和性能达标的重要依据。
制定和执行这些标准有助于提高电池铝箔的质量稳定性，进一步推动电池领域的发展和进步。
涂碳铝箔作用
涂碳铝箔的作用可能包括以下几个方面：
1. 提高导电性：涂碳铝箔通过在铝箔表面添加碳材料（如炭黑、石墨片和石墨烯等），形成一层致密的碳涂覆层，这可以显著提高锂离子电池正极片的导电性。
2. 降低电池内阻：由于碳材料具有良好的导电性能，涂碳层可以作为正极活性物质与铝箔之间的“桥梁”，增强它们之间的粘结，从而降低电池的内阻。
3. 增强粘结强度：涂碳层能够减小粘结剂和导电剂的使用量，因为碳材料本身具有较好的粘结性能，这有助于提升涂层的整体粘结强度。
4. 提高电池循环寿命：涂碳铝箔的使用可以减少电池在使用过程中的阻抗增加，从而有助于延长电池的循环寿命。
5. 提升抗氧化能力：涂碳层还能够提升集流体的抗氧化能力，这对于提高电池的稳定性和安全性是有益的。
6. 改善静态导电性能：涂碳铝箔能提供极佳的静态导电性能，这对于电池的性能是至关重要的。
综上所述，涂碳铝箔在锂离子电池中的应用有助于提升电池的整体性能，包括导电性、内阻、粘结强度、循环寿命和抗氧化能力等方面，对于提高电池的效率和稳定性起到了关键作用。
电池铝箔技术参数电池铝箔是一种重要的电池材料，被广泛应用于锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池等各种类型的电池中。
它具有良好的导电性、导热性和化学稳定性，能够提供稳定的电流输出和保护电池内部结构。
电池铝箔的技术参数对于电池的性能和寿命有着重要的影响。
以下是一些常见的电池铝箔技术参数：1.厚度：电池铝箔的厚度通常在10至50微米之间。
较薄的箔片可以提供更好的电流集电性能，同时减少电池内阻，提高电池的能量转换效率。
2.宽度：电池铝箔的宽度一般根据电池设计的要求确定。
较宽的箔片能够提供更大的电流输出能力，但也会增加电池的体积和重量。
3.表面处理：电池铝箔通常经过表面处理来提高其与电池内部材料的粘附力。
常见的表面处理方法包括化学处理、电化学氧化等，可以提高铝箔的耐腐蚀性和化学稳定性。
4.纯度：电池铝箔的纯度对电池的性能和稳定性至关重要。
较高纯度的箔片可以减少杂质的存在，提高电池的化学稳定性和循环寿命。
5.强度：电池铝箔需要具备一定的强度和韧性，以避免在电池组装和使用过程中发生破裂和变形。
通常，箔片的强度和韧性会受到其厚度和处理工艺的影响。
总之，电池铝箔作为电池的重要组成部分，其技术参数的优劣直接影响着电池的性能和寿命。
在设计和制造电池时，应根据具体的需求选择适合的电池铝箔，以确保电池具有稳定的性能和较长的使用寿命。
同时，对于电池铝箔的生产和加工过程中，也需要严格控制相关技术参数，以保证箔片的质量和稳定性。
因为电池铝箔技术参数的重要性，不同厂商和研究机构都在不断探索和改进相关技术，以满足不同类型电池的需求。
随着科技的不断进步，相信电池铝箔的技术参数将会不断提高，为电池产业的发展做出更大的贡献。
电池铝箔生产工艺
电池铝箔是电池的重要组成部分之一，用于包裹电池内部的正负极材料，从而起到保护和导电的作用。
本文将介绍电池铝箔的生产工艺。
1.原料准备
电池铝箔的制造原料主要是高纯度的铝材。
首先，将铝材按照规格和要求进行切割和清洗处理，以确保其表面光洁度，并消除其它杂质，达到生产要求。
2.熔融铝制造
将铝材加入熔炉中进行熔融，其熔点高达660℃以上。
在熔化的过程中，需要不断进行搅拌和冷却，以防止出现气泡和不均匀的现象。
同时，还需加入特定的种子晶体来帮助铝箔均匀生长。
3.轧制铝箔
在铝熔炼的过程中，还需通过轧制的方式将其变成薄片。
这一过程需要诸如开卷、剪切、合卷、轧制、退火等一系列步骤来完成。
其中，的轧制和退火环节对于铝箔的厚度和韧性至关重要。
4.表面处理
对铝箔进行表面处理，是为了增加其的阻障性和导电性，以保护电池内部正负极材料的安全和运作。
表面处理的方法主要有氧化、阳极氧化和热浸镀铜等。
5.质检与包装
完成以上步骤后，对铝箔进行质量检查。
一般检测项目包括铝箔的厚度、表面质量、耐腐蚀性、导电性等指标。
合格的铝箔经过包装即可出厂。
综上所述，电池铝箔的生产工艺包括了原料准备、熔融铝制造、轧制铝箔、表面处理和质检与包装等步骤。
其中每一个步骤都十分重要，对铝箔的质量和性能都有着重要的影响。
希望这篇文章可以对相关制造厂家和工作者提供一些参考和帮助。
铝转镍锂电池极耳
铝转镍（Aluminum to Nickel）是一种新型的电池技术，它涉及将传统的铝箔电池极耳转变为镍箔电池极耳。
这项技术的发展是为了提高锂离子电池的性能和安全性。
现在，让我从多个角度来回答你的问题。
首先，铝转镍技术的优势之一是提高了电池的能量密度。
通过使用镍箔作为电池极耳材料，可以减少电池内部的电阻，提高电池的能量密度，从而延长电池的续航时间。
这对于电动汽车和便携式电子设备等领域来说都是非常重要的。
其次，铝转镍技术还可以改善电池的循环寿命。
相比传统的铝箔极耳，镍箔极耳对于电池的循环稳定性更好，能够减少电池在充放电过程中的损耗，延长电池的使用寿命。
另外，铝转镍技术还有助于提高电池的安全性能。
镍箔极耳可以减少电池内部的热量积聚，提高电池的散热效果，从而降低电池发生过热的风险，减少安全隐患。
除此之外，铝转镍技术也对环境友好。
镍箔材料相对来说更容
易回收利用，降低了对于有限资源的消耗，符合可持续发展的理念。
综上所述，铝转镍技术对于提高锂电池的能量密度、循环寿命
和安全性能都有显著的作用，同时也有利于环境保护。
这项技术的
发展将为电池行业带来新的发展机遇，推动电动汽车和便携式电子
设备等领域的进步。
铝离子电池概念摘要：一、铝离子电池概念二、铝离子电池原理三、铝离子电池与锂离子电池的比较四、铝离子电池的优缺点五、铝离子电池的应用前景正文：一、铝离子电池概念铝离子电池是一种可充电电池，其工作原理是利用铝在电解质中的离子反应来产生电能。
铝离子电池与锂离子电池功能相似，但由于组成和结构不同，电能输出水平有所不同。
铝离子电池具有高能量密度、低成本、环保等特点，在一些特定领域具有广泛的应用前景。
二、铝离子电池原理铝离子电池包含一个由铝制成的带负电阳极和一个带正电石墨阴极。
由于三维石墨优良的导电性能和巨大的比表面积，能够极大地缩短电池的充电时间。
放电时，铝离子从阴极移动到阳极；充电时，铝离子又回到阴极。
正极材料通常采用石墨材料，而负极材料则可以使用多种材料，如硫、硒、碳等。
三、铝离子电池与锂离子电池的比较铝离子电池与锂离子电池在组成、结构和原理上都有所不同。
锂离子电池的化成是制造过程中对电池进行第一次小电流充电，目的是在负极表面形成一层钝化层，即固体电解质界面膜（SEI 膜）。
铝离子电池的原理是利用铝离子在正极与负极之间进行移动，实现电能的储存和释放。
四、铝离子电池的优缺点铝离子电池具有以下优点：1.高能量密度：由于铝的电价低，铝离子电池具有较高的能量密度，能够存储更多的电能。
2.低成本：铝离子电池的原材料成本较低，且生产工艺相对简单，有利于降低电池成本。
3.环保：铝离子电池在生产和废弃过程中对环境污染较小。
4.安全性高：铝离子电池在充放电过程中的热稳定性较好，安全性较高。
5.使用寿命长：铝离子电池的循环寿命较长，能够实现较长时间的使用。
然而，铝离子电池也存在一定的缺点，如充放电速率较慢，这限制了其在某些高性能领域的应用。
五、铝离子电池的应用前景铝离子电池在交通运输、电力储能、便携式电子设备等领域具有广泛的应用前景。
第51卷㊀第1期2021年㊀㊀2月电㊀㊀㊀池BATTERY㊀BIMONTHLYVol.51,No.1Feb.,2021作者简介:王盈来(1983-),男,河南人,杭州南都动力科技有限公司工程师,硕士,研究方向:锂离子材料及电芯开发;李艳红(1992-),女,内蒙古人,杭州南都动力科技有限公司工程师,硕士,研究方向:锂离子材料及电芯开发,通信作者;黄燕山(1985-),女,福建人,上海应用技术大学化学与环境工程学院,博士,研究方向:能源材料㊂基金项目:上海高校青年教师培养资助计划(ZZyyx19006)㊀㊀DOI:10.19535/j.1001-1579.2021.01.013铝箔涂碳层厚度对锂离子电池性能的影响王盈来1,李艳红1∗,黄燕山2(1.杭州南都动力科技有限公司,浙江杭州㊀310000;㊀ 2.上海应用技术大学化学与环境工程学院,上海㊀201418)摘要:通过SEM ㊁电化学阻抗谱(EIS )和循环伏安(CV )等测试,研究铅箔涂碳层厚度对锂离子电池性能的影响㊂与光铝箔比,双面涂碳铝箔的EIS 阻抗值小,且随着涂碳层厚度的增加,先变小再增大;当涂碳层总厚度为2.0μm 时,电池的阻值最小;在低温下,涂碳层总厚度为2.0μm 时电池的放电平台最高,极化最轻,释放的电量最多㊂全电池测试表明:在常温0.5C 和2.0C 下循环(100%DOD ),性能由高到低,使用涂碳层总厚度分别为2.0μm ㊁3.0μm ㊁1.0μm 和0的电池,在常温1.0C 下循环(100%DOD ),性能由高到低,使用涂碳层总厚度分别为0㊁2.0μm ㊁3.0μm 和1.0μm ㊂关键词:锂离子电池;㊀涂碳铝箔;㊀厚度;㊀循环性能;㊀低温性能中图分类号:TM912.9㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-1579(2021)01-0050-04Effect of carbon-coated thickness of aluminum foilon performance of Li-ion batteryWANG Ying-lai 1,LI Yan-hong 1∗,HUANG Yan-shan 2(1.Narada Power Source Co .,Ltd .,Hangzhou ,Zhejiang 310000,China ;㊀2.School of Chemical and Environmental Engineering ,Shanghai Institute of Technology ,Shanghai 201418,China )Abstract :SEM,electrochemical impedance spectroscopy(EIS)and cyclic voltammetry(CV)tests were used to analyze the effect ofcarbon-coated thickness of cathode collector on the performance of Li-ion pared with the foil without carbon-coated,the EIS impedance of carbon-coated aluminum foil was smaller.With the increase of the carbon coating thickness,the impedance of the positive plate became smaller and then increased.When the total thickness of carbon-coated layer was 2.0μm,the resistance value of battery was the ed the foil with a total carbon-coated layer thickness of 2.0μm,the battery had the highest dischargeplatform,the lightest polarization and the maximum power at low temperatures.When cycled with 0.5C ,2.0C (100%DOD)at room temperature,the battery performance from high to low was as follows:the total thickness of carbon-coated layer was 2.0μm>3.0μm>1.0μm>0,that of 1.0C 100%DOD cycle was 0>2.0μm>3.0μm>1.0μm.Key words :Li-ion battery;㊀carbon-coated aluminum foil;㊀thickness;㊀cycle performance;㊀low temperature performance㊀㊀铝箔是商用锂离子电池最主要的正极集流体㊂常规的铝箔正极集流体存在一些问题,如刚性的铝箔与正极活性单元界面处存在接触阻抗,与活性物质的界面内阻较大;与正极活性单元粘结薄弱,电极的体积随着充放电的进行不断变化,颗粒物质容易掉粉,从而加速容量和寿命的衰减;电解液氧化分解的产物会在铝箔上发生电化学反应,导致铝箔加速腐蚀㊂为此,人们开展了对铝箔的改性研究,化学刻蚀㊁电化学刻蚀㊁直流阳极氧化㊁电晕处理及导电涂层-基材表面涂碳(石墨烯涂层㊁碳纳米管涂层和复合涂层)等改性方法[1-6],纷纷得到报道,部分已应用于实际产品㊂近年来,导电涂层尤其是涂碳铝箔得到了广泛应用,原因是可降低正极集流体的界面接触阻抗,减轻极化,在一定程度上提升电池的放电倍率[7]㊂目前对于涂碳箔材的研究,主要是箔材与正极配方搭配[8]及倍率性能㊂前期研究发现,化学腐蚀㊁电刻蚀及电㊀第1期㊀王盈来,等:铝箔涂碳层厚度对锂离子电池性能的影响晕的方法可提升铝箔的润湿性和表面粗糙度,降低电荷传输电阻,改善倍率和循环性能㊂石墨烯涂层㊁碳纳米管涂层和耐腐蚀涂层等都可改善电芯的性能,其中石墨烯涂层循环50次的内阻仅增加5mΩ,有良好的结合力㊂目前,人们只针对浆料体系㊁工艺实现和表面处理技术等进行了深入研究,对不同厚度涂碳层铝箔对电芯整体性能的影响,尤其对磷酸铁锂倍率循环性能的影响,鲜有报道㊂本文作者主要以16μm厚铝箔为基材,探究不同厚度涂碳层铝箔形貌的变化规律以及对电芯性能的影响㊂1㊀实验1.1㊀不同厚度涂碳层铝箔极片的制备正极片集流体为16μm厚的光铝箔(H18-1235型,广东产,编号为Al)和5种双面涂碳(广东产,涂碳层导电剂为SP +ks-6体系)铝箔㊂编号Al-1㊁Al-2㊁Al-3㊁Al-4和Al-5的涂碳铝箔,涂碳层总厚度分别为1.0μm㊁2.0μm㊁3.0μm㊁4.0μm 和5.0μm㊂将正极活性物质磷酸铁锂(DF-5型,深圳产)㊁导电剂导电碳黑SP(瑞士产)和黏结剂5130胶体(美国产)按97ʒ1ʒ2的质量比混合,加入溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP,东营产,电池级),搅拌5h,得到固含量为(53ʃ1.5)%㊁黏度为6300 mPa㊃s的正极浆料㊂将制备的油系正极浆料分别涂覆在6种箔材上,涂覆面密度为(189ʃ3)g/m2,极片在85ħ下真空(90kPa)烘烤6h后进行辊压,压实密度为2.2g/cm3,正极片的尺寸为60mmˑ121mm㊂1.2㊀电池的制备1.2.1㊀扣式电池以金属锂片(上海产,99.9%)为负极,(12+4)μm厚的陶瓷隔膜(上海产)为隔膜,1mol/L LiPF6/EC+EMC+DMC (质量比1ʒ1ʒ1,大连产)为电解液,制备CR2025型扣式电池,并对应极片进行编号㊂1.2.2㊀全电池将石墨(湖南产,99.9%)㊁导电炭黑(上海产,99.9%)和聚偏氟乙烯(PVDF,常州产,99.99%)按96ʒ1ʒ3的质量比混匀,以去离子水为溶剂调制浆料,涂覆在8μm厚的铜箔(江西产,ȡ99.8%)上,烘干㊁辊压(压实密度1.6g/cm3)后,得到尺寸为64mmˑ124mm的负极片㊂正㊁负极片叠片后,分别焊接铜镀镍极耳和铝极耳,用铝塑膜进行封装,制备额定容量为7Ah的8065135型软包装LiFePO4正极锂离子电池,在85ħ下烘烤12h,注入28g电解液㊂组装的全电池对应极片进行编号㊂制备的电池在CT-3008W软包聚合物电池测试柜(深圳产)上进行化成㊁分容㊂化成步骤为:以0.05C充电400min,再以0.15C充电100min,充电电压上限为3.65V㊂分容步骤为:在45ħ下搁置12h老化,再以0.50C进行分容放电,下限电压为2.50V㊂1.3㊀性能测试用CRM-01数显二探针测试仪(上海产)测量箔材基材与极片电阻;用ZT535万能拉力机(常州产)进行极片剥离强度测试;用S-3400N扫描电子显微镜(上海产)和能谱仪(上海产)观察基材的外观形貌㊂充放电㊁循环和低温性能测试的标准测试为,1.00C充放电,电压为2.50~3.65V(其中低温-20ħ搁置24h,放电到2.00V)㊂用IVIUM电化学工作站(荷兰产)测试扣式电池的电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)曲线㊂EIS测试的频率为0.1Hz~100kHz,振幅为ʃ5mV㊂CV测试的扫描速度为0.5mV/s,电位为2.4~4.2V㊂电阻测试:将样品用相片夹夹成直径为10mm的圆形,放入测试区域,在0.3MPa 的压力下测试30s㊂2㊀结果与讨论2.1㊀不同厚度涂碳箔材的物性特点不同导电涂层箔材的基本性能测试结果列于表1㊂表1㊀不同导电涂层厚度箔材以及正极片的基本性能Table1㊀Basic performance of foil with different thickness of conductive coating and positive plate编号总厚度/μm总面密度/g㊃m-2涂覆面密度/g㊃m-2涂碳层双面涂碳层单面电阻/mΩAl1643.036760021.17 Al-11744.69179 1.65500.827577.51 Al-21845.58308 2.5463 1.273143.21 Al-31946.21972 3.1829 1.591458.70 Al-42047.30200 4.2652 2.1326111.10 Al-52148.76626 5.7294 2.8647131.10从表1可知,随着导电涂层厚度的增加,箔材的面密度逐渐增加㊂箔材的电阻并不随着厚度的增加呈直线变化,有涂碳层的集流体导电性都比纯铝的导电性差,电阻高出2~6倍不等,其中Al-2的内阻最低,Al-5的电阻最高㊂这是因为随着涂覆量的增加,胶体含量增加,电阻变大㊂正极片的剥离力和极片电阻的测试结果见图1㊂图1㊀正极片的剥离力和电阻Fig.1㊀Stripping force and resistance of positive plates从图1可知:随着涂碳层厚度的增加,磷酸铁锂材料嵌入涂碳箔材导电层的接触面积增加,剥离力增加㊂嵌入的面积越多,活性物质与导电层胶体的接触也越多,因此电阻增加㊂15电㊀㊀㊀㊀池BATTERY㊀BIMONTHLY㊀第51卷2.2㊀不同厚度涂碳箔材的形貌以及元素分析不同涂碳厚度箔材的显微结构见图2㊂图2㊀不同导电层厚度涂碳铝箔的SEM 图Fig.2㊀SEM photographs of carbon-coated aluminum foil withdifferent thickness of conductive layer从图2可知,涂碳后的基材表面整体呈疏松多孔状,相对于光铝箔而言,表面变得更粗糙,有更多的颗粒接触点位㊂表面形貌的上下起伏随着导电涂层厚度的增加而变得严重,但即使是Al-1铝箔,碳层也能均匀地涂覆在光铝箔上㊂此导电涂层由约3.4μm 的颗粒及更小的150~200nm 的颗粒组成,导电涂层浆料的颗粒还有部分团聚㊂2.3㊀扣式电池的EIS 和CV 分析不同厚度涂碳铝箔正极片扣式电池的EIS 见图3㊂图3㊀不同厚度涂碳铝箔电池的EISFig.3㊀Electrochemical impedance spectroscopy(EIS)of batterywith different thickness carbon-coated aluminum foil图3的阻抗谱主要由一个高频区的半圆和低频区的斜线组成,其中半圆的起始点为电极与电解液界面的界面阻抗R b ,半圆的终点为电荷转移阻抗R ct ,斜线为Li +在活性材料颗粒内部的扩散,引起的阻抗为Warburg 阻抗(D w )㊂R b 由小到大依次为Al-3㊁Al-2㊁Al-1㊁Al-5㊁Al 和Al-4㊂R ct 由小到大依次为Al-2㊁Al-3㊁Al-1㊁Al-4㊁Al-5和Al,即光铝箔铝的R ct 最大,Al-2箔材R ct 最小㊂值得注意的是:Al-4和Al-5的R ct 与光铝箔的接近,说明随着涂碳层厚度的增加,电荷的转移距离也随之增加㊂计算可知,Al㊁Al-1㊁Al-2㊁Al-3㊁Al-4和Al-5的Li +的扩散系数分别为0.01952㊁0.01433㊁0.04205㊁0.03677㊁0.00715和0.00632㊂Li +的扩散能力在Al-1㊁Al-4㊁Al-5中比Al 中要差,在Al-2中的最好;其次,是Al-3㊂随着厚度的增加,Li +的传输距离增加,降低了Li +的扩散能力㊂实验结果表明:涂碳层并不是越厚越好,有最佳的厚度选择;若超过最佳厚度,将使Li +的扩散能力降低㊂为进一步观察不同涂碳厚度箔材对正极极片的影响情况,进行CV 测试,结果见图4㊂图4㊀不同厚度涂碳铝箔正极片扣式电池的CV 曲线Fig.4㊀CV curves of cells with different thickness carbon-coatedaluminum foil从图4可知,不同厚度的涂碳铝箔扣式电池都有对称的氧化还原峰,氧化还原反应可逆性比光铝箔更好,氧化峰与还原峰之间的距离比光铝箔的小,说明涂碳层的存在减轻了极片的极化㊂2.4㊀全电池性能当涂碳层总厚度增加到4.0μm 及5.0μm 时,电荷转移阻抗增加,Li +扩散系数变小,扩散能力减弱,极化增加;同时,厚度的增加不利于电芯能量密度的提升,加上成本的考虑,实际应用的可能性很小㊂为进一步探究何种厚度的涂碳层集流体能将性能发挥最优,将Al㊁Al-1㊁Al-2㊁Al-3的正极片与负极片组装成全电池进行分析㊂不同厚度涂碳铝箔全电池的循环性能见图5㊂从图5可知,以0.5C 循环,不同厚度涂碳层的电池循环保持率均高于光铝箔,循环750次,Al-2循环保持率为94.39%,Al-3的保持率94.10%,Al-1循环保持率为93.71%,Al 的循环保持率为93.68%㊂Al-2的循环保持率相对其他箔材稍占优势㊂以1.0C 循环,在前500次时,Al 的循环保持率不如Al-2和Al-3,但在500次后,Al 的性能开始缓慢衰减,说明光铝箔电芯的性能逐渐趋于平衡(但光铝箔电芯的一致性较差,内阻高出涂碳箔材的2倍之多)㊂对于25㊀第1期㊀王盈来,等:铝箔涂碳层厚度对锂离子电池性能的影响㊀㊀图5㊀不同厚度涂碳铝箔全电池不同倍率的循环曲线Fig.5㊀Cycle curves of battery with different thickness of carbon-coated aluminum foil at different rates涂碳箔材的电芯而言,衰减成直线并未有缓慢的迹象,在1.0C电流下,使用涂碳铝箔对初始循环有一定的帮助㊂Al㊁Al-1㊁Al-2和Al-3以1.0C循环1500次的保持率分别为90.72%㊁87.10%㊁88.19%和87.58%㊂以2.0C循环,前300次的循环保持率基本无差异,Al在循环过程中的恒流充入比很低,仅20%左右㊂在大电流下,光铝箔与正极膜片的电阻逐渐变大㊂Al㊁Al-1㊁Al-2和Al-3以2.0C循环1000次的容量保持率分别为92.44%㊁92.48%㊁93.42%和92.87%㊂实验结果表明:涂碳铝箔的使用一方面可提高电芯的一致性,一方面对于高倍率循环有一定的改善㊂除循环性能,还研究了全电池的低温性能,结果见图6㊂图6㊀不同厚度涂碳铝箔全电池的低温放电曲线Fig.6㊀Discharge curves of battery with different thickness car-bon-coated aluminum foil at low temperature从图6可知,Al-2的低温性能更好,电压平台更高,极化更轻㊂对于Al来说,放电平台电压较Al-1低0.1V,比Al-2低0.3V;放电比容量也偏低,Al放出初始电量的45.16%, Al-2放出初始电量的48.39%㊂其余涂碳箔材的低温放电性能也比光铝箔的好㊂3㊀结论从物化性能指标上看:随着涂碳层厚度的增加,极片的剥离力越大,极片阻值越大㊂总厚度2.0μm时阻值最小,在4.0μm及5.0μm时传荷电阻增加,Li+的扩散能力减弱,极化增加㊂结果表明涂碳层要控制在适当的厚度范围㊂从全电池电化学性能来看:涂碳铝箔在0.5C和2.0C的循环以及低温-20ħ放电性能上,都表现出了优势,且2.0μm时循环性能最佳㊂实验还发现,电流为1.0C时,光铝箔的循环性能突出,循环1500次的容量保持率在90%以上,为后期深入研究涂碳铝箔作用机理提供了思考方向㊂综合各方面的测试和讨论,发现不同厚度涂碳箔材的性能表现不一,使用过高的涂层厚度(如4.0μm及5.0μm),不能有效提升电池的性能,反而浪费浆料㊁增加成本;光铝箔在1.0C条件下能发挥最佳的循环寿命,但循环曲线波动较大,不利于后期寿命电池健康状态(SOH)估算㊂综合各项指标,1.0μm为涂碳铝箔的最佳性价比涂层总厚度㊂参考文献:[1]㊀NAKANISHI S,SUZUKI T,CUI Q,et al.Effect of surface treatmentfor aluminum foils on discharge properties of lithium-ion battery [J].Trans Nonferrous Met Soc China,2014,24:2314-2319.[2]㊀JEONG C U,LEE S Y,KIM J,et al.Embossed aluminum as acurrent collector for high-rate lithium cathode performance[J].J Power Sources,2018,398:193-200.[3]㊀WEN L,LIANG J,LIU C M,et al.Li4Ti5O12on graphene for highrate lithium-ion batteries[J].J Electrochem Soc,2016,163(14): A2951-A2955.[4]㊀RYTEL K,WASZAK D,KE㊀`DZIERSKI K,et al.Novel method ofcurrent collector coating 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电池铝箔技术参数电池铝箔是一种重要的新能源材料，广泛应用于锂电池、镍氢电池、镍镉电池等各种电池产品中。
它不仅应用广泛，而且对电池的性能有着重要的影响。
下面我们来详细介绍一下电池铝箔的技术参数。
一、电池铝箔的基本性能1. 厚度：电池铝箔的厚度通常在12μm-50μm之间，不同的电池类型对厚度的要求也有所不同，比如镍氢电池多在20μm左右，锂电池通常在15μm左右。
2. 宽度：电池铝箔的宽度也是根据不同的电池类型有所不同，一般在100mm-1000mm之间。
3. 强度：电池铝箔的强度是指其抗拉强度和抗拉模量，一般来说，电池铝箔的抗拉强度在150MPa以上，抗拉模量在90GPa以上。
4. 表面状况：电池铝箔的表面要求平整，无明显的划痕、氧化和污染等缺陷，以保证良好的焊接性能和电池性能。
二、电池铝箔的化学成分电池铝箔主要由纯度高的铝材制成，其化学成分主要包括铝（Al）和少量的杂质元素。
一般情况下，电池铝箔的铝含量在99.7%以上，杂质元素如硅、铁、铜等的含量需控制在极低的水平。
三、电池铝箔的表面处理电池铝箔的表面处理对其最终的性能有着重要的影响，主要包括氧化膜处理、涂层处理和轧制处理。
1. 氧化膜处理：电池铝箔的氧化膜是其表面保护层，能够提高其耐腐蚀性，一般采用清洗、酸洗、氧化等处理工艺来形成一层均匀的氧化膜。
2. 涂层处理：为了提高电池铝箔的电导率和焊接性能，通常在其表面进行涂层处理，一般采用导电涂层或者焊接涂层来满足不同的需求。
3. 轧制处理：电池铝箔经过轧制处理，能够获得一定的表面粗糙度和平整度，以保证其最终产品的成型和焊接性能。
四、电池铝箔的应用范围电池铝箔作为一种关键的电池材料，在锂电池、镍氢电池、镍镉电池等各种电池产品中都有着广泛的应用。
它不仅用于电池的正负极箔片，还用于电池的集流体和包装材料等方面。
五、电池铝箔的质量控制电池铝箔作为电池的重要材料，其质量控制至关重要。
在生产过程中，需要严格控制其厚度、宽度、表面状况、化学成分和表面处理等方面的参数，以确保其最终产品的性能和稳定性。
1、电池箔的确切含义
本文中所述电池箔，实际上是指用于锂离子电池正极材料的铝箔，而其它用途的铝箔如电池软包用铝塑膜、极耳、以及改性后的涂炭箔、电蚀箔等是不涵盖在内的。
所以，单纯的称之为电池箔是不够准确的（市场上的习惯叫法）。
由于它一方面是集流体的电极，另一方面又作为锂电正极材料的载体（锂电材料要涂到它上面去），因此，若与用在电池上的其它用途的铝箔区分开来，更准确的话应该称之为锂电池集流体用非改性铝箔或称锂电池集流体用铝箔。
2、电池箔的技术难点
严格的说，电池箔属于铝箔中精加工产品，其对于铝箔产品各项指标的控制精度，其生产难度较普通铝箔产品的加工难度更大，对于工艺控制精度及生产工艺技术的要求也更高。
与普通铝箔产品相比，其主要技术难点有：
（1）厚度要求严格
在电池箔产品名义厚度上，越来越薄，希望达到9甚至8微米的双面光，这已经超过了目前铝箔产品单张轧制的最小可轧极限厚度。
而且厚度精度要求±2%，这种厚度精度的要求是目前所有铝箔产品中最高的。
（2）高强度
目前一般的电池箔产品，普遍要求强度≧180Mpa，而且是纯铝合金。
这已经相当于8系合金的性能。
随着电池技术的不断发展，出于各方面的考虑，很多用户都在不断提高电池箔产品的强度要求，目前200Mpa以上强度的要求已经很普遍，有些用户甚至要求强度达到270甚至300Mpa以上，这已经达到了铝箔产品冷硬化的强度极限。
其生产难度极大。
（3）高的表面达因值
同上用于涂布过程及涂碳过程的需要，电池箔产品对于表面达因值的要求较高，但是高的表面达因值控制，却与高强度轧制相互矛盾，极高的板形要求及厚差都是与高强度超薄轧制相矛盾。
也就是说电池箔就是要求最薄的厚度、最高的强度、最高的表面达因值、最小的厚差，最优的板形，最洁净的表面。
