磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負極用銅箔

來源：存能電氣  日期：2019-04-11 11:01  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負極用銅箔？用來存放正負極材料的集流體也是磷酸鐵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，以便形成較大的電流對外輸出。磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負極用銅箔？本文存能電氣小編就來說說。

　　磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負極用銅箔？

　　對于鋰離子電池來說，通常使用的正極集流體是鋁箔，負極集流體是銅箔，為了保證集流體在電池內(nèi)部穩(wěn)定性，二者純度都要求在98%以上。隨著鋰電技術(shù)的不斷發(fā)展，無論是用于數(shù)碼產(chǎn)品的鋰電池還是電動汽車的電池，我們都希望電池的能量密度盡量高，電池的重量越來越輕，而在集流體這塊最主要就是降低集流體的厚度和重量，從直觀上來減少電池的體積和重量。磷酸鐵鋰電池的正極為什么用鋁箔，而負極用銅箔，原因有以下三點：

　　一、銅鋁箔導電性好，質(zhì)地軟，價格便宜。

　　我們都知道，磷酸鐵鋰電池工作原理是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的一種電化學裝置，那么在這個過程中，我們需要一種介質(zhì)把化學能轉(zhuǎn)化的電能傳遞出來，這里就需要導電的材料。

　　而在普通材料中，金屬材料是導電性最好的材料而在金屬材料里價格便宜導電性又好的就是銅箔和鋁箔。同時，在鋰電池中，我們主要有卷繞和疊片兩種加工方式。相對于卷繞來說，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不發(fā)生脆斷等問題，而金屬材料中，銅鋁箔也是質(zhì)地較軟的金屬。最后就是考慮鋰電池制備成本，相對來說，銅鋁箔價格相對便宜，世界上銅和鋁元素資源豐富。

　　二、銅鋁箔在空氣中也相對比較穩(wěn)定。

　　鋁很容易跟空氣中的氧氣發(fā)生化學反應(yīng)，在鋁表面層生成一層致密的氧化膜，阻止鋁的進一步反應(yīng)，而這層很薄的氧化膜在電解液中對鋁也有一定的保護作用。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、鋰電池正負極電位決定正極用鋁箔，負極用銅箔。

　　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，對內(nèi)部的鋁也有較好的保護作用。采用兩者做集流體都是因為兩者導電性好,質(zhì)地比較軟(可能這也會有利于粘結(jié))，也相對常見比較廉價，同時兩者表面都能形成一層氧化物保護膜。

　　銅箔和鋁箔具有良好的導電性、、已形成氧化保護膜、質(zhì)地較軟有利于粘結(jié)、制造技術(shù)較成熟、價格相對低廉等優(yōu)勢，因此被選擇作為鋰電池集流體的主要材料。磷酸鐵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；而負極的電位低，鋁箔在低電位下易形成鋁鋰合金，負極集流體一般采用銅箔，銅箔和鋁箔之間不具備互替性。

　　磷酸鐵鋰電池用銅鋁箔厚度要求

　　隨著近些年磷酸鐵鋰電池迅猛發(fā)展，鋰電池用集流體發(fā)展也很快。正極鋁箔由前幾年的16um降低到14um，再到12um，現(xiàn)在已經(jīng)不少鋰電池生產(chǎn)廠家已經(jīng)量產(chǎn)使用10um的鋁箔，甚至用到8um。而負極用銅箔，由于本身銅箔柔韌性較好，其厚度由之前12um降低到10um，再到8um，到目前有很大部分電池廠家量產(chǎn)用6um，以及部分廠家正在開發(fā)的5um/4um都是有可能使用的。

　　由于磷酸鐵鋰電池對于使用的銅鋁箔純度要求高，材料的密度基本在同一水平，隨著開發(fā)厚度的降低，其面密度也相應(yīng)降低，電池的重量自然也是越來越小，符合我們對于鋰電池的需求。

　　鋰電用銅鋁箔表面粗糙度要求

　　對于集流體，除了其厚度重量對磷酸鐵鋰電池有影響外，集流體表面性能對電池的生產(chǎn)及性能也有較大的影響。尤其是負極集流體，由于制備技術(shù)的缺陷，市場上的銅箔以單面毛、雙面毛、雙面粗化品種為主。這種兩面結(jié)構(gòu)不對稱導致負極兩面涂層接觸電阻不對稱，進而使兩面負極容量不能均勻釋放；同時，兩面不對稱也引發(fā)負極涂層粘結(jié)強度不一致，是的兩面負極涂層充放電循環(huán)壽命嚴重失衡，進而加快鋰電池容量的衰減。

　　鋰電池生產(chǎn)存在的污染問題有哪些？

　　第一、生產(chǎn)過程中清洗正負極制漿的設(shè)備和涂布設(shè)備造成的污染，這兩個是包括正極負極材料、NMP、膠等物質(zhì)，一些企業(yè)控制不好（惡意揣測不想控制）導致含毒廢水泄露。鋰電池生產(chǎn)過程中清洗注電解液時的用品，可能導致含電解液的水流入下水道。一般情況下，技術(shù)研發(fā)人員很可能將水直接排入下水道。

　　第二、NMP回收不徹底。

　　第三、市場上流通的鋰電池確實很少有回收的，一是鋰電本身污染小，大家重視程度不夠；二是、鋰電回收收益低。導致現(xiàn)在鋰電池不想鉛酸電池一樣有大規(guī)模的回收應(yīng)用，而更像鎳氫等電池一樣，只有寥寥的一些“不要隨意丟棄電池”這樣的標語。

　　以上就是磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負極用銅箔的原因，鋰電池正負極材料對電池的影響都很大，大家一定要慎重選擇。