磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負(fù)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(fù)極用銅箔?用來存放正負(fù)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(duì)外輸出。磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負(fù)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(fù)極用銅箔?
對(duì)于鋰離子電池來說,通常使用的正極集流體是鋁箔,負(fù)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(dòng)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(fù)極用銅箔,原因有以下三點(diǎn):
一、銅鋁箔導(dǎo)電性好,質(zhì)地軟,價(jià)格便宜。
我們都知道,磷酸鐵鋰電池工作原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種電化學(xué)裝置,那么在這個(gè)過程中,我們需要一種介質(zhì)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化的電能傳遞出來,這里就需要導(dǎo)電的材料。
而在普通材料中,金屬材料是導(dǎo)電性最好的材料而在金屬材料里價(jià)格便宜導(dǎo)電性又好的就是銅箔和鋁箔。同時(shí),在鋰電池中,我們主要有卷繞和疊片兩種加工方式。相對(duì)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(shí)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(duì)來說,銅鋁箔價(jià)格相對(duì)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(duì)比較穩(wěn)定。
鋁很容易跟空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在鋁表面層生成一層致密的氧化膜,阻止鋁的進(jìn)一步反應(yīng),而這層很薄的氧化膜在電解液中對(duì)鋁也有一定的保護(hù)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(fù)極電位決定正極用鋁箔,負(fù)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(duì)內(nèi)部的鋁也有較好的保護(hù)作用。采用兩者做集流體都是因?yàn)閮烧邔?dǎo)電性好,質(zhì)地比較軟(可能這也會(huì)有利于粘結(jié)),也相對(duì)常見比較廉價(jià),同時(shí)兩者表面都能形成一層氧化物保護(hù)膜。
銅箔和鋁箔具有良好的導(dǎo)電性、、已形成氧化保護(hù)膜、質(zhì)地較軟有利于粘結(jié)、制造技術(shù)較成熟、價(jià)格相對(duì)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(huì)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(fù)極的電位低,鋁箔在低電位下易形成鋁鋰合金,負(fù)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(fù)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(duì)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(duì)于鋰電池的需求。
鋰電用銅鋁箔表面粗糙度要求
對(duì)于集流體,除了其厚度重量對(duì)磷酸鐵鋰電池有影響外,集流體表面性能對(duì)電池的生產(chǎn)及性能也有較大的影響。尤其是負(fù)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(duì)稱導(dǎo)致負(fù)極兩面涂層接觸電阻不對(duì)稱,進(jìn)而使兩面負(fù)極容量不能均勻釋放;同時(shí),兩面不對(duì)稱也引發(fā)負(fù)極涂層粘結(jié)強(qiáng)度不一致,是的兩面負(fù)極涂層充放電循環(huán)壽命嚴(yán)重失衡,進(jìn)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(fù)極制漿的設(shè)備和涂布設(shè)備造成的污染,這兩個(gè)是包括正極負(fù)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(dǎo)致含毒廢水泄露。鋰電池生產(chǎn)過程中清洗注電解液時(shí)的用品,可能導(dǎo)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(shí)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(dǎo)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(biāo)語。
以上就是磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負(fù)極用銅箔的原因,鋰電池正負(fù)極材料對(duì)電池的影響都很大,大家一定要慎重選擇。
關(guān)于我們
聯(lián)系我們