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1、第37卷第1期有色金属加工Vol37No12008年2月NONFERROUSMETALSPROCESSINGFebruary2008锂离子电池用铜箔的应用与发展现状赵玲艳(江西理工大学材料与化学工程学院,江西赣州341000)摘要:作为锂离子电池关键材料之一的铜箔,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,已成为锂离子电池应用研究的热点。本文综述了铜箔在锂离子电池中的应用,及其对锂离子电池负极制作工艺和电池性能的影响,同时展望了锂离子电池用铜箔的发展趋势。关键词:铜箔;锂离子电池;负极+中图分类号:TG146.11文献标识码:A
2、文章编号:1671-6795(2008)01-0008-04锂离子电池的迅猛发展带动了相关产业的发展。1锂离子电池的应用概况铜箔是制造锂离子电池负极集流体的关键材料,其品质的好坏直接影响到锂离子电池的制作工艺、性能和锂离子电池作为新一代绿色高能可充电电池,具生产成本。开展高性能、高附加值锂离子电池用铜箔有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记的研究对铜箔工业、电子、通讯、能源、交通、航天、军忆效应等突出优点,在近10年来取得了飞速发展,并事等产业的发展有重大意义。以其卓越的高性价比优势在全球各国的笔记本电脑、移动电话、摄录机、武器装备等移动电子
3、终端设备领2锂离子电池用铜箔的性能要求域占据了主导地位,被认为是21世纪对国民经济和[1-4]人民生活具有重要意义的高新技术产业。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组图1为2001-2006年全球锂离子电池市场增长状成。充电时加在电池两极的电势迫使正极的嵌锂化[4]况。2002年全球锂离子电池销量达到86亿块,同比合物释放出锂离子,通过隔膜后嵌入六方片层结构的增长51%,销售额达到2818亿美元,同比增长18%,主石墨负极中;放电时锂离子则从片层结构的石墨中析要成长驱动力来自于手机市场,其用量占全部销量的6出,重新和正极的嵌锂化合物结合,锂离子的移
4、动产成;2003年全球销量达到1255亿块,同比增长45%,但生了电流。锂离子电池的结构和充放电过程化学反总体价格下降了16%,销售额达到3634亿美元,同比增应原理虽然很简单,然而在实际的商业化应用中需要长29%;2005年销量达到171亿块;2006年保守估计达考虑很多问题。例如,正负极材料的导电性能、充放电到了25亿块;预计2010年全球销量超过30亿块,其中动电位、活性、脱插锂的结构稳定性能、倍率性能和安全性力电池和聚合物电池将成为新的增长点。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
5、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,因而成为锂离子电收稿日期:20071012池负极集流体的首选材料。第1期有色金属加工9铜箔在锂离子电池中既是负极活性材料的载体,(ED铜箔)两大类。压延铜箔具有较好的性能
6、,而电又是负极电子的收集与传导体,因此对其有特殊的技解铜箔的优势是成本较低。锂离子电池发展初期,由术要求,即必须具有良好的导电性,表面能均匀地涂于当时电解铜箔的性能较低,电池厂家全部采用压延敷负极材料而不脱落,并具有良好的耐蚀性。为了保铜箔。但压延铜箔的生产工艺复杂、成本高,且全球证涂敷在电解铜箔上的负极材料不会脱落,在制备时产能极度集中于少数几家公司(如日本的日矿(Nip必须加入合适的粘结剂。目前常用的粘结剂为ponMining)、福田金属(Fukuda)、HitachiCable、MicroPVDF、PTFE、SBR、LA133等,其粘结强度不仅取决于
7、hard、美国的Olinbrass)。近年来,随着电解铜箔的物粘合剂本身的物理化学性能,而且与铜箔的表面特性理、化学、机械和冶金性能的提高,以及生产工艺简有很大关系。涂层的粘结强度足够高时,可防止充放单、效率高、成本低等优势,国内外大部分锂离子电池电循环过程中负极的粉化脱落,或因过度膨胀收缩而剥厂家都改用电解铜箔制作电池负极集流体,但有些类离基片,降低循环容量保持率。反之,如果粘结强度达型的高性能电池仍选用压延铜箔。不到要求,则随着循环次数的增加,因涂层剥离程度加电解铜箔有多种类型,如高延伸率型、单面毛型、重而使电池内阻抗不断增大,循环容量下降加剧。这就双面毛
8、型、双面光型、双面粗化型等。压延铜箔和
