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1、第29卷第6期稀有金属2005年12月Vol.29№.6CHINESEJOURNALOFRAREMETALSDec.2005①铜箔在锂离子电池中的应用与发展现状3牛慧贤(北京有色金属研究总院,北京100088)摘要:铜箔是生产锂离子电池的关键材料之一,其品质的优劣直接影响到锂离子电池的制作工艺和综合性能。文章总结了铜箔在锂离子电池中应用的发展过程。分析了电解铜箔的抗拉强度、延伸性、致密性、表面粗糙度、厚度均匀性及外观质量等对锂离子电池负极电极制作工艺和电池性能的影响。提出了今后我国锂离子电池用高性能电解铜箔向强度高、缺陷少、表面粗糙度低、延展好、厚度δ≤10μm等方
2、向发展。关键词:锂离子电池;铜箔;负极中图分类号:TM912.9文献标识码:A文章编号:0258-7076(2005)06-0898-05与高性能碱性电池、可充电镍镉电池、镍氢电性能铜箔存在工序长、成本高、一致性差等缺陷,池相比,由于锂离子电池具有比能量高、工作电压探索研究新的铜箔生产方法和工艺成为必然。为高、无记忆效应、循环寿命长、无污染、体积小、[3]表1压延铜箔和电解铜箔主要技术指标比较[1]重量轻、自放电小等优点,近几年已成为众多便Table1Comparisonbetweentherolledandelectrodeposited携式电子产品用电源的首选对
3、象。铜箔作为制作copperfoil锂离子电池的关键原材料,其生产技术的发展和主要指标压延铜箔电解铜箔品质的好坏直接影响到锂离子电池的制作工艺、生产方法以铜板为原料,采用厚以硫酸铜溶液为原料,铜离性能和生产成本等。虽然我国铜箔生产水平在20的铜板经多次重复压延子在钛或不锈钢制的旋转阴世纪90年代末到21世纪初有了相当大的提高,但而制成一定厚度的原极上析出,将析出铜箔连续与发达国家相比,在生产技术和制造设备等方面,箔。然后根据使用要求剥离而制成原箔。然后根据仍存在着很大的差距,如外观零缺陷、表面粗糙度对原箔进行表面处理。使用要求对原箔进行表面处生产流程工艺复杂、流程长
4、理工艺。较复杂低、强度高、延展性好等的高性能电解铜箔还远远设备精度高较高不能满足国内用户的需求。生产成本一次性投人与生产成本一次性投人与生产成本较低本文阐述了铜箔生产及锂离子电池用铜箔的高,特别是超薄、高性发展历程;分析了铜箔品质对锂离子电池的制作能产品纯度高较高工艺和性能的影响,以期提高我国锂离子电池用强度高较高铜箔的生产技术水平和产品质量。韧性好较好抗弯曲性能好较好弹性系数高较高1锂离子电池用铜箔的发展历程致密度高较高延展性高较高1.1铜箔生产技术的发展结晶结构铜微粒水平轴状结晶铜微粒针状结晶随着生产技术的发展厚度极限厚度受到限制很薄,铜箔的品种和规格不宽度受到
5、轧辊的限制根据工艺要求决定断增多,根据生产工艺的不同,可以分压延铜箔和毛面光滑粗糙电解铜箔两大类。传统的两类铜箔的主要技术指表面粗糙度低不同类型有差别标比较见表1。外观一致性差好从表1可知,压延法生产铜箱,特别是生产高①收稿日期:2005-08-15;修订日期:2005-09-20作者简介:牛慧贤(1968-),女,硕士,高级工程师3通讯联系人(E2mail:yjsb@grinm.com)6期牛慧贤等铜箔在锂离子电池中的应用与发展现状899此,利用电解法生产铜箔已成为国内外研究和产于金属锂性质活泼,电解液与锂反应,在其表面形业发展的目标。成锂枝晶,刺穿电池隔膜,严重
6、影响到锂离子电池[2]电解铜箔生产技术的起源可追溯到1937年美的使用安全和循环使用性能。国Anaconda公司创造的以电解法连续制造铜箔的直到20世纪80年代,人们发现锂在碳材料中方法。1993年美国Gould公司新型高性能电解铜箔的嵌入反应电位接近锂的电位,且不容易与有机产品的问世,标志着世界电解铜箔发展进入到一溶剂反应,有很好的循环性能。1990年日本Nagoura个新时期。其主要发展历程列于表2。从表2可见,等研制成以石油焦为负极、LiCoO2为正极的锂离从PCB出现到20世纪末的半个多世纪里,制造印子电池;同年,Moli和Sony两大电池公司推出以碳刷线路
7、板几乎是电解铜箔唯一的用途。近年来,随为负极的锂离子电池。1991年日本Sony公司研发着多层线路板和锂离子电池技术的发展,为电解成功了用聚糠醇树脂热解碳作负极的锂离子电[2]铜箔开辟了崭新的应用领域。现不仅成为了电子池,从此开始了锂离子电池应用的新时期。近年产品用PCB的关键材料,而且也已成为锂离子电来,碳作为锂离子电池的负极材料引起了广泛关池生产的关键原材料。注。目前,已研究开发的锂离子电池碳负极材料主我国无论是压延铜箔还是电解铜箔,起步都要有:石墨、石油焦、碳纤维、热解碳、炭微球、碳较晚。我国自主开发PCB用电解铜箔始于20世纪黑等。不同类型碳的电化学性能
