锂离子电池用电解铜箔的断裂研究
锂离子电池用电解铜箔的断裂研究
引言
锂离子电池是现代便携式电子设备和电动汽车等领域的重要能量储存设备。作为锂离子电池的重要组成部分之一，电解铜箔在电池的性能和寿命上起着重要作用。因此，对锂离子电池用电解铜箔的断裂行为进行研究，对于提高锂离子电池的性能和可靠性具有重要意义。
锂离子电池用电解铜箔的特性
电解铜箔的制备
电解铜箔是一种通过电解过程在铜阳极上生长的铜箔。这种制备方法可以获得高纯度、高强度和均匀厚度的铜箔。
锂离子电池中的作用
锂离子电池中的电解铜箔主要用于电池的正极集流器。电解铜箔具有良好的导电性和电化学稳定性，可以提供高效的电子传导和离子传输，从而提高锂离子电池的充放电性能。
断裂问题
然而，锂离子电池用电解铜箔在实际使用中存在断裂问题，影响了电池的性能和寿命。因此，研究锂离子电池用电解铜箔的断裂行为，对于解决这一问题具有重要意义。
断裂机理
力学应力
锂离子电池工作过程中会受到机械应力的作用，例如充放
电过程中的体积变化和温度变化等。这些应力会导致电解铜箔的变形和断裂。
倍程疲劳
经过多次充放电循环后，电解铜箔会经历应力的周期性变化，从而导致疲劳断裂。这种断裂方式称为倍程疲劳。
腐蚀
电解铜箔在电解液中容易发生腐蚀，特别是在高温和高湿
度环境下。腐蚀会导致铜箔表面的腐蚀产物积聚，加速了断裂的发生。
断裂行为的研究方法
断裂试验
断裂试验是研究电解铜箔断裂行为的常用方法。通过对电解铜箔施加不同的应力，观察其断裂行为并分析断裂面形貌，可以揭示其断裂机理。
数值模拟
数值模拟是一种有效的研究方法，可以通过计算机模拟电解铜箔在不同应力作用下的力学响应和断裂行为。通过调整模拟参数，可以预测电解铜箔的断裂寿命和优化设计。
显微观察
显微观察是研究电解铜箔断裂行为的重要手段。通过使用扫描电子显微镜等仪器，可以观察到电解铜箔断裂面的微观结构和裂纹扩展情况，从而分析断裂机理。
断裂研究的意义和挑战
意义
研究锂离子电池用电解铜箔的断裂行为，有助于了解断裂机理，找出断裂的原因，并提出相应的改进措施，从而提高锂离子电池的性能和可靠性。
挑战
电解铜箔的断裂行为受到多种因素的影响，包括应力、温度、湿度、材料结构等。因此，研究锂离子电池用电解铜箔的断裂行为是一个复杂的问题，需要综合考虑多个因素，并进行深入的实验和理论研究。
结论
锂离子电池用电解铜箔的断裂行为是一个复杂而重要的问题，对于改进锂离子电池的性能和可靠性具有重要意义。通过合理的研究方法和综合的分析手段，可以揭示电解铜箔的断裂机理，并提出相应的改进措施，从而推动锂离子电池技术的进一步发展。
锂离子电池用铜箔的质量管理
锂离子电池用铜箔的质量管理 车用锂离子电池的迅速发展使得电池行业对铜箔的质量要求越来越高。铜箔作为锂离子电池的关键原材料，其质量水平严重影响着锂离子电池的加工工艺和锂离子电池的质量。文章对铜箔质量问题进行了详细说明，对产生原因和质量管控方法进行了分析和研究，为优化锂离子电池的加工工艺、提升铜箔的质量和成品率提供了强有力的保障。 标签：锂离子电池；铜箔；质量管理 经过近20年的技术储备，中国的锂离子电池工艺已经完全成熟，锂离子电池不仅应用于手机等数码产品，更是广泛的用于私家车和大巴车系统，使得电动汽车走进了千家万户。中国自主品牌的电动汽车代表比亚迪，更是随着国家主席的出访，走出国门，走向世界。铜箔作为锂离子电池的重要原材料，在锂离子电池中作为负极集流体，充当负极电子流的收集与传输[1-3]，在2013年之前基本依赖于日韩进口，进口铜箔价格高，交期不确定，严重制约了锂离子电池的发展。车用锂离子电池的迅猛发展，推动了铜箔国产化的进度，国产铜箔化可以大幅降低锂离子电池的成本，使其更具市场竞争力。但是国产铜箔在生产工艺和制造过程控制上，尚待完善，成品率较低，铜箔的行业成品率水平在80%左右，所以提升国产电解铜箔的质量迫在眉睫。 1 电解铜箔的外观不良及其管控方法 电解铜箔在制造过程和存储过程由于加工工艺和存储环境的不同，往往会出现外观花纹和色差，以及外观凹凸点的质量问题。下面逐个阐述外观的影响因素、失效模式及管控方法。 1.1 外观花纹和色差 铜箔的外观花纹有多种表现形式，有条纹状花纹、人字形花纹、边缘局部条状花纹，这些不良品的产生和铜箔的多个制造工序有關。生箔过程的防氧化后的水洗能力不足或者喷嘴堵塞，防氧化电流不稳定，防氧化液浓度低等都会造成外观花纹以及外观色差问题。铜箔分切设备的辊表面脏污、设备漏油、员工用手直接触摸铜箔都会造成铜箔外观脏污。这类不良电解铜箔会造成锂离子电池的极片粘结力不均匀，影响锂离子电池的循环性能。因此，要解决这类外观问题，需要做下面几项控制：控制生箔工序的电流，使电流值稳定在工艺范围内；控制防氧化液的配比，使得浓度在合格范围；生产过程中每隔1小时对水洗喷嘴进行巡检，发现喷嘴堵塞，立即维修设备，并对不良铜箔进行标示，在分切时将不良品去除，防止不良铜箔流出到客户手里。 1.2 外观凹凸点 铜箔制造工艺的生箔和分切工序对环境洁净度要求较高，锂离子电池用铜
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锂离子电池铜箔简介 锂离子电池用铜箔所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池，俗称“锂电”。锂电池的构造主要包括：正极、负极、电解质及其它辅助材料。 在20世纪的后半个世纪中,制造印刷线路板( PCB ) 几乎是电解铜箔的唯一用途。近年来随着铜箔装备水平的提升和制造技术的进步，电解铜箔的物理、化学、机械和冶金等性能得到大幅提高, 再加上生产控制连续、生产效率较高、价格相对便宜等优势,因此，采用高性能电解铜箔代替压延铜箔已在锂电池实际生产中得以广泛应用。目前,国内外大部分锂离子电池厂家都采用电解铜箔作为锂电池的负极集流体。 铜箔在锂电池中既充当负极活性物质的载体,又充当负极电子流的收集与传输体, 因此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制作工艺和锂离子电池的电化学性能有着很大的影响。 新一代安全廉价的锂电池材料,大大拓宽了锂电池的应用范围。未来高容量、高功率、高安全、高寿命的新型锂电池将会在改善全球能源紧缺和地球环境恶化等方面发挥重要的作用，与此同时，锂电池行业的良好前景也必将推动着锂电池铜箔向着强度高、缺陷少、表面粗糙度低、延展性好、厚度更薄等方向发展。 由于锂电池铜箔在性能方面，要求铜箔具有缺陷少、晶粒细、抗氧化
性好、耐折性好、表面粗糙度低、抗拉强度高及延展性高等特点， 因此在系统设计中需采用多添加剂自动控制装置、恒流进液控制技术、横向均匀度随机调控系统、鼓面在线抛光装置等多项先进技术。 锂电池用铜箔达到的各项性能指标 1. 锂电池铜箔厚度、标重、抗拉强度、常温延伸率、粗糙度等常规指标： 2. 外观、抗氧化性等其它指标： （1）压痕：无压坑和划痕。 （2）皱褶：无永久变形性质的皱褶。 （3）缺口和撕裂：无缺口和撕裂。 （4）清洁度：无污物、侵蚀、盐类、油脂、指印、外来物及其它影响铜箔使用的外观缺陷。 （5）耐热性：180℃下60min，表面无氧化。 （6）亲水性：铜箔表面具有良好的水润湿性
锂电铜箔行业深度研究报告
锂电铜箔行业深度研究报告 一、锂电铜箔：锂电负极集流体材料，“极薄化”顺应能量密度提升趋势 （一）锂电铜箔：锂电负极集流体首选材料，受益于锂电池市场爆发的璀璨明珠 铜箔是指通过电解、压延或溅射等方法加工而成的厚度在200μm 以下的极薄铜带或铜片，在电子电路、锂电池等相关领域应用广泛。 电解铜箔是指以铜料为主要原料，采用电解法生产的金属铜箔。将铜料经溶解制成硫酸铜溶液，然后在专用电解设备中将硫酸铜液通过直流电电沉积而制成原箔，再对其进行表面处理、分切、检测制成成品。电解铜箔作为电子制造行业的功能性关键基础原材料，主要用于锂离子电池和印制线路板（PCB）的制作。其中，锂电铜箔由于具有良好的导电性、良好的机械加工性能，质地较软、制造技术较成熟、成本优势突出等特点，因而成为锂离子电池负极集流体的首选。 压延铜箔是利用塑性加工原理通过对高精度铜带反复轧制和退火而成的产品，其延展性、抗弯曲性和导电性等都优于电解铜箔，铜纯度也高于电解铜箔。 根据模拟测算结果，锂电铜箔占锂电池成本约为8.6%。根据中一科技披露数据，我们根据其向宁德时代供应的锂电铜箔销售单价以及宁德时代电池系统直接材料成本、销量等数据模拟测算得2019
年和2020 年6μm 锂电铜箔占宁德时代锂电池营业成本中直接材料的金额比例约为8.60%和8.66%，因此，我们合理估计电池系统中6μm 锂电铜箔成本占直接材料成本比例大约为8.6%。 铜箔可以根据生产工艺、应用领域、厚薄程度以及表面状况进行分类。 根据生产工艺的不同，可以分为电解铜箔、压延铜箔。电解铜箔是指将铜原料制成硫酸铜溶液，再利用电解设备使溶液在直流电的作用下电沉积成铜箔；压延铜箔是通过物理手段将铜原料反复辊压加工而成。 根据应用领域的不同，可以分为锂电铜箔、标准铜箔。锂电铜箔主要作为锂电池负极材料集流体，是锂离子电池中电极结构的重要组成部分，在电池中既充当电极负极活性物质的载体，又起到汇集传输电流的作用，对锂离子电池的内阻及循环性能有很大的影响；标准铜箔是沉积在线路板基底层上的一层薄的铜箔，是覆铜板、印制电路板的重要基础材料之一，起到导电体的作用，一般较锂电铜箔更厚，大多在12-70μm，一面粗糙一面光亮，光面用于印制电路，粗糙面与基材相结合。根据铜箔厚度不同，可以分为极薄铜箔（≤6μm）、超薄铜箔（6-12μm）、薄铜箔（12-18μm）、常规铜箔（18-90μm）和厚铜箔（＞70μm）。目前锂电铜箔主要用超薄和极薄铜箔，并不断“极薄化”以顺应锂电池高能量密度技术迭代需求；电子电路铜箔主要用12μm 以上厚度铜箔。 根据表面状况不同可以分为双面光铜箔、双面毛铜箔、双面粗铜
铜箔锂离子电池极片的制备及性能研究
铜箔锂离子电池极片的制备及性能研究 铜箔锂离子电池极片是锂离子电池中所使用的一种重要材料，其制备及性能研究对锂离子电池的发展具有重要意义。本文将从锂离子电池的基本结构入手，探讨铜箔锂离子电池极片的制备及性能研究。 一、锂离子电池的基本结构 锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解质组成。其中，正极与负极通过隔膜隔开，在电解质的作用下进行离子传递，达到电荷平衡的效果。 二、铜箔锂离子电池极片的制备 铜箔锂离子电池极片的制备主要包括铜箔的处理和极片的制备两个环节。 1、铜箔的处理 铜箔的处理主要是为了使其表面能够与电极材料更好地结合。一般的处理方法有： （1）机械抛光：将铜箔表面进行机械抛光，去除表面的氧化物和污染物，提高其表面粗糙度。 （2）化学抛光：利用腐蚀剂对铜箔表面进行处理，去除表面的氧化物和污染物。 （3）氧化处理：利用氧气或臭氧对铜箔表面进行处理，形成氧化铜层，提高其表面粘附性。 2、极片的制备 铜箔锂离子电池极片的制备主要包括活性材料的混合、涂覆和电池片的成型三个环节。
（1）活性材料的混合：将活性材料（如钴酸锂、镍酸锂等）与导电剂、粘合 剂等混合均匀，制成糊状物。 （2）涂覆：将糊状物涂覆在铜箔表面，形成均匀的薄膜。 （3）成型：将涂覆好的电极片在高温下进行烘干和成型处理，生成锂离子电 池极片。 三、铜箔锂离子电池极片的性能研究 铜箔锂离子电池极片的性能研究主要包括电化学性能、力学性能和热学性能三 个方面。 1、电化学性能 电化学性能是衡量锂离子电池性能的重要参数之一，其主要包括容量、循环寿命、充放电效率等指标。 （1）容量：锂离子电池的容量是指电池在完全放电时所释放的电荷量。实验 结果表明，铜箔锂离子电池极片的容量可以通过活性材料和电极结构的设计来进行调控。 （2）循环寿命：锂离子电池的循环寿命是指电池在规定条件下进行循环充放 电的次数。实验结果表明，铜箔锂离子电池极片的循环寿命可以通过优化电极结构、电解质配方等措施来提高。 （3）充放电效率：锂离子电池的充放电效率是指电池在充放电过程中所损失 的电能与输入的电能的比值。实验结果表明，铜箔锂离子电池极片的充放电效率可以通过优化电极结构、电解质配方等措施来提高。 2、力学性能 力学性能是指锂离子电池在使用过程中所受到的机械应力、压力等外力作用下 的性能表现。
毕节电解铜箔项目可行性研究报告
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摘要 未来动力电池是锂离子电池领域增长最大的引擎，其往高能量密度、高安全方向发展的趋势已定，动力电池及高端数码锂离子电池将成为锂离子电池市场主要增长点，6μm以内的锂电铜箔将作为锂离子电池的关键原材料之一，成主流企业布局重心。 未来动力电池是锂离子电池领域增长最大的引擎，其往高能量密度、高安全方向发展的趋势已定，动力电池及高端数码锂离子电池将成为锂离子电池市场主要增长点，6μm以内的锂电铜箔将作为锂离子电池的关键原材料之一，成主流企业布局重心。 高能量密度锂离子电池成为企业布局的重心，企业可以通过使用高镍三元材料、硅基负极材料、超薄锂电铜箔、碳纳米管等新型导电剂等新型锂离子电池材料替代常规电池材料来提升其能量密度。目前中国锂电铜箔以8μm为主，为了提高锂离子电池能量密度，更薄的 6μm铜箔成为国内主流锂电铜箔生产企业布局的重心，但6μm铜箔因批量化生产难度大，国内仅有少数几家企业能实现其批量化生产。随着6μm铜箔的产业化技术逐渐成熟及电池企业应用技术逐步提高， 6μm锂电铜箔的应用将逐渐增多。
该电解铜箔项目计划总投资12705.81万元，其中：固定资产投资9163.25万元，占项目总投资的72.12%；流动资金3542.56万元，占 项目总投资的27.88%。 达产年营业收入28042.00万元，总成本费用22124.46万元，税 金及附加226.97万元，利润总额5917.54万元，利税总额6960.72万元，税后净利润4438.15万元，达产年纳税总额2522.56万元；达产 年投资利润率46.57%，投资利税率54.78%，投资回报率34.93%，全部投资回收期4.36年，提供就业职位525个。 本文件内容所承托的权益全部为项目承办单位所有，本文件仅提 供给项目承办单位并按项目承办单位的意愿提供给有关审查机构为投 资项目的审批和建设而使用，持有人对文件中的技术信息、商务信息 等应做出保密性承诺，未经项目承办单位书面允诺和许可，不得复制、披露或提供给第三方，对发现非合法持有本文件者，项目承办单位有 权保留追偿的权利。
锂离子电池负极材料的研究进展
锂离子电池负极材料的研究进展 摘要：锂离子电池作为一种电源应用很广泛，但是在应用中存在一些不足，选取电化学性能良好的正负极材料是提高和改善锂离子电池电化学性能最重要的因素。简单介绍锂离子电池的电化学反应原理和从新型碳材料、硅基负极材料、锡基负极材料三方面锂离子电池的研究状况，并展望了锂离子电池负极材料的发展趋势。 关键词：锂离子电池；负极材料；研究现状 0 引言 目前全球最具潜力的可充电电池是锂离子电池。用碳负极材料的商品化的锂离子电池可逆比容量已达350 mA?h/g，快接近理论比容量372mA?h/g[1]。随着全球化的加快，科技日新月异，电子产品日益普及，发展中的电动汽车等对电池能源提出了更高的要求，其中主要包括能量密度、使用寿命等[2]。开发新型、廉价的负极材料是锂离子电池研究的热点课题之一。就目前而言，主要有新型碳材料、锡基材料、硅基材料等，本文研究了这些新型负极材料的研究现状及未来的发展方向。 1锂离子电池的电化学反应原理 锂离子电池是指用锂离子嵌入化合物作为正负极的二次电池.锂离子电池的正极材料必须有能够接纳锂离子的位置和扩散路径,目前应用性能较好的正极材料是具有高插入电位的层状结构的过渡金属氧化物和锂的化合物,如LixCoO2,LixNiO2以及尖晶石结构的LiMn2O4等,这些正极材料的插锂电位都可以达到 4 V以上(vs.Li+/Li)[3].负极材料一般用锂碳层间化合物Li x C6,其电解质一般采用溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等的有机溶液。 锂离子电池实际上是一个锂离子浓差电池,正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物构成.充电时,Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极,此时负极处于富锂态,正极处于贫锂态;放电时则相反,Li+从负极脱嵌,经过电解质嵌入正极,正极处于富锂态,负极处于贫锂态.锂离子电池的工作电压与构成电极的锂离子嵌入化合物本身及锂离子的浓度有关[3]。 2新型碳材料 在新型碳负极方面，未来的发展将主要集中在高功率石墨类负极及非石墨类高容量碳负极，以满足未来动力和高能电池的需求。新型碳材料：如碳纳米管(CNT)
2023年锂电铜箔行业市场研究报告
2023年锂电铜箔行业市场研究报告 锂电铜箔是一种用于锂离子电池正极材料的关键组成部分，它具有良好的导电性、导热性和化学稳定性。随着锂离子电池市场的不断增长，锂电铜箔行业也迎来了快速发展的机遇。本文旨在对锂电铜箔行业的市场现状、发展趋势和竞争态势进行研究分析。 一、市场现状 目前，全球锂电铜箔市场呈现出稳步增长的态势。根据市场研究数据显示，2019年 全球锂电铜箔的市场规模约为XX亿美元，预计到2025年将达到XX亿美元，年复 合增长率（CAGR）为XX%。这主要得益于锂离子电池市场的快速增长，锂离子电池广泛应用于电动车、电动工具、电子设备等领域。 在地区分布上，亚太地区目前是全球锂电铜箔市场的主要消费地区，占据了全球市场份额的XX%。亚太地区的需求增长主要来自中国和韩国等国家，在中国，锂离子电 池市场的快速发展推动了锂电铜箔行业的繁荣。 二、发展趋势 1. 锂电铜箔的薄化趋势：随着锂离子电池对能量密度和性能的不断要求提升，锂电铜箔也需要不断薄化以提高电池的能量密度和充放电速度。目前，锂电铜箔的厚度已经降低到XXμm左右，预计未来还会进一步降低。 2. 新型材料的应用：为了满足锂离子电池对能量密度的要求，研发人员正在探索新型的导电材料替代传统的铜箔。例如，石墨烯导电材料具有优异的导电性能和化学稳定性，可以替代部分铜箔的应用。
3. 环保要求的提升：随着全球环保意识的不断增强，锂电铜箔行业也面临着更高的环保要求。未来，锂电铜箔企业需要加大对环保技术的研发投入，并推动整个产业链的绿色化转型。 三、竞争态势 当前，全球锂电铜箔市场竞争激烈，主要的厂商包括日本的XXX、韩国的XXX和中国的XXX等。这些厂商通过不断提高产品质量和性能，拓展市场份额，形成了一定的行业巨头。 同时，新兴的锂电铜箔企业也在不断涌现，它们通过技术创新和低成本战略来获取市场份额。在中国，大量的锂电铜箔企业由于低成本的优势，逐渐成为全球市场的重要供应商。 四、市场前景 随着新能源汽车的快速发展、电子设备的普及和新型储能技术的广泛应用，锂电铜箔市场的前景仍然很广阔。预计未来几年，全球锂电铜箔市场将继续保持较快的增长，市场规模有望超过XX亿美元。 同时，锂电铜箔企业需要注重技术创新，提高产品品质和性能，以满足消费者不断提升的需求。此外，环保要求的提升也是企业发展的重要方向，通过推动生产工艺绿色化和循环经济模式的应用，企业可以更好地满足市场需求并保持竞争优势。 综上所述，锂电铜箔行业作为锂离子电池的关键组成部分，市场前景广阔。但同时，企业需要密切关注市场动态和技术发展趋势，不断提升产品质量和性能，以保持竞争力。
锂离子电池用铜箔集流体的力学性能分析
锂离子电池用铜箔集流体的力学性能分析 朱建宇;冯捷敏;王宇晖;郭战胜 【摘要】集流体作为锂离子电池电极的重要组成部分,其力学性能对电极结构的设计和优化至关重要.通过表征负极用铜箔集流体的力学性能(弹性模量、屈服强度和断裂强度等),实现对集流体的合理、可靠使用,为优化电极结构提供指导.本文分别研究了三种不同厚度压延铜箔和电解铜箔的力学性能,发现电解铜箔和压延铜箔的弹性模量分别为70 GPa和50 GPa左右.铜箔的屈服强度随厚度减小而增大,表现出越薄越强的趋势.使用扫描电镜(SEM)观察微拉伸试验后的不同厚度铜箔集流体的断裂面,发现电解铜箔的断裂方式为脆性断裂,压延铜箔为韧性断裂. 【期刊名称】《储能科学与技术》 【年(卷),期】2014(003)004 【总页数】4页(P360-363) 【关键词】集流体;铜箔;锂离子电池;断裂 【作者】朱建宇;冯捷敏;王宇晖;郭战胜 【作者单位】上海市应用数学和力学研究所,上海200072;上海市力学在能源工程的应用重点实验室,上海200072;上海大学力学系,上海200072;上海市应用数学和力学研究所,上海200072;上海市应用数学和力学研究所,上海200072;上海市力学在能源工程的应用重点实验室,上海200072 【正文语种】中文 【中图分类】TM911
在过去的十年里，受电子产品、电动工具、汽车和可再生能源发展的驱使，电化学储能以前所未有的速度发展起来。其中，锂离子电池在存储由可再生能源转化而来的电能方面发挥了重要作用。目前的大多数研究集中在锂离子电池的阴极、阳极和电解质材料[1]。然而，为了更好地了解锂离子电池使用过程中的退化机制，包括隔膜和集流体在内的所有组件都应当在实际情况下进行测试。即使未来开发出了新型的阳极和阴极材料，新一代锂离子电池中的某些组件，如集流体，依然是由相同的材料制成的。在目前的商业锂离子电池中，分别使用铜和铝作为阳极和阴极的集流体[2]。 目前，从力学性能角度研究集流体对锂离子电池性能影响的文献并不多。Sa等[3]研究发现集流体的作用非常重要，其物理和化学性质会影响锂离子电池的性能，不同的集流体可以使锂离子电池的性能表现出显著差异。Cho等[4]研究了铜集流体基底对锂/硅薄膜电池的电化学性能的影响。他们发现，初始容量取决于铜箔的微观结构，循环性能由铜箔表面粗糙度决定。Zhang等[5-7]用数值模拟的方法研究了集流体对锂离子电池充放电过程中扩散诱导应力的影响，提出集流体在满足强度的条件下越薄越好、越软越好。但模拟中使用的集流体力学性能不是箔材，而是宏观块材，而箔材的力学性能和块材的力学性能是不一样的。 为了对铜箔集流体的力学性能有更好的认识，本文运用微拉伸试验、动态机械分析仪（DMA）以及纳米压痕仪等研究压延和电解制备工艺得到的 6种不同厚度铜箔的力学性能，使用扫描电镜（SEM）观察铜箔断面并分析，使用X射线衍射仪（XRD）分析铜箔的晶向结构。 1 实验部分 1.1 实验材料 实验使用纯度为99.95%的商业化的压延铜箔和电解铜箔，其中压延铜箔的厚度
酸性镀铜添加剂对生产锂离子电池用双面光电解铜箔的影响
酸性镀铜添加剂对生产锂离子电池用双面光电解铜箔的影响王海振;胡旭日 【摘要】研究了不同酸性镀铜添加剂组合对锂离子电池用双面光电解铜箔光泽和力学性能的影响.基础电解液组成和工艺条件为:Cu2+(82±2)g/L,硫酸 (120±5)g/L,Cl?(30±10)mg/L,电流密度60 A/dm2,温度(50±1)°C.结果表明,明胶与聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)的组合不能得到光亮的铜箔.胶原蛋白与SPS组合时可得到光亮的铜箔,在此基础上加入羟乙基纤维素(HEC),能提高铜箔的延伸率和光泽,但会降低抗拉强度. 【期刊名称】《电镀与涂饰》 【年(卷),期】2019(038)008 【总页数】3页(P335-337) 【关键词】锂离子电池;电解铜箔;酸性镀铜;添加剂;光泽;抗拉强度;延伸率 【作者】王海振;胡旭日 【作者单位】; 【正文语种】中文 【中图分类】TQ153.1 锂离子电池一般由正极、隔膜、有机电解液、负极、电池壳体五部分组成。其中负极是由石墨等活性物质涂覆于导电集流体上，经干燥、滚压、分切等工序制成。电解铜箔具有良好的导电性和柔韧性，电位适中，耐卷绕和碾压，生产工艺简单及成
本低，是制作锂离子电池负极集流体的首选材料[1-3]。 电解铜箔是由电解液中的铜离子在光滑圆形钛阴极辊筒上沉积而成。铜箔紧贴钛阴极辊筒的一面称为光面，另外一面称为毛面(即亮面)。钛阴极辊筒的表面粗糙度直接决定铜箔光面的粗糙度和光泽度，虽然目前国内外钛阴极辊的制作和内部结构存在差异，但辊筒表面的粗糙度基本相同。印制线路板(PCB)用电解铜箔通常毛面比较粗糙，故光面和毛面差别较大。然而由于在制备双面光锂离子电池用电解铜箔的电解液中加入了整平剂、表面活性剂、光亮剂等添加剂，使原本粗糙的毛面也变得如光面一样光亮，甚至更亮。因此为形象地描述毛面且容易与光面相区分，称双面光铜箔的毛面为亮面。 电解铜箔用作锂离子电池负极集流体材料时，首先要保证外观洁净、平整，表面不允许有任何条纹、凹陷、斑点、机械损伤等缺陷，否则会导致表面涂覆的负极材料脱落，两面涂覆量不等，甚至直接导致电池报废。其次，铜箔必须具有较高的抗拉强度和延伸率，以保证在对负极片进行压平时铜箔能够充分变形，适应活性物质的表面特性，否则铜箔与活性物质之间的接触性能差，并且在自身应力的作用下易出现分层脱离，使负极的尺寸稳定性和平整性差，造成极片断裂等问题，从而影响电池的成品率、容量、内阻和循环寿命。 目前国内绝大多数电解铜箔企业的技术相对落后，只能生产中低端产品，高端产品主要还是从日本、韩国和美国进口。电解铜箔的电解液组成(包括铜离子、硫酸、添加剂等的含量)和工艺条件都会影响铜离子的放电和电结晶过程[4-5]，从而影响铜箔的各种物理和化学性质。目前添加剂的研究是电解铜箔的热门课题。聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)是一种典型的酸铜光亮剂，是多数厂家生产双面光铜箔的首选主光亮剂，能够细化晶粒，有助于得到光亮和延展性好的镀层。明胶是高分子表面活性物质，在酸性电解液中离解成阳离子，这些阳离子容易吸附在阴极表面的活性点上，增强阴极极化，使这些部位的电阻增大，阻碍铜离子析出，另外，明胶价格低
锂离子电池用超薄电解铜箔一体机生产技术及防氧化工艺
锂离子电池用超薄电解铜箔一体机生产技术及防氧化工艺胡旭日;王海振 【摘要】介绍了锂离子电池用超薄电解铜箔的一体机生产技术,研究了防氧化液中防氧化剂A和苯并三氮唑的含量对电解铜箔防氧化性能的影响.该技术工艺简单,能提高铜箔成品率,不产生废水,能降低生产成本.当防氧化液中防氧化剂A和苯并三氮唑的质量浓度分别为(10±1)g/L和(4±1)g/L时,能够保证所得6～9μm厚的电解铜箔在常温和高温下都具有合格的抗氧化性能. 【期刊名称】《电镀与涂饰》 【年(卷),期】2019(038)004 【总页数】4页(P153-156) 【关键词】锂离子电池;超薄电解铜箔;一体机;生产;防氧化 【作者】胡旭日;王海振 【作者单位】; 【正文语种】中文 【中图分类】TQ153.16 近几年人们对环保的要求越来越高，传统的燃油汽车也逐渐被新能源汽车取代。锂离子电池作为新一代绿色可充电电池，因具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点而被广泛应用于新能源汽车、笔记本电脑、手机电池、武器装备等领域，被认为是21世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的
高新技术产业[1-3]。 由于锂离子电池需要的是超薄铜箔(厚度为6 ～10 μm，以8 μm为主流)，对高 温防氧化性能的要求较低；如果进行表面处理，铜箔在表面处理机列中很容易被撕断，且机列张力过大，铜箔不均匀的组织结构就会因受力变形而产生螺旋纹、褶皱等难以控制的问题，不仅降低了成品率，增加了生产成本，而且会产生大量含重金属的废水，污染环境。此外，传统的防氧化工艺是采用锌酸盐体系镀液，在铜箔表面沉积一层锌，将铜箔作为负极做成锂电池后，锌可能会在锂电池内部形成微电势，影响电池性能。 本文将原生箔机改造成锂离子电池用超薄电解铜箔一体机，不仅能够生产厚度为 6 ～10 μm的超薄电解铜箔，而且可以直接进行防氧化处理。另外，本文还对一 体机专用防氧化工艺进行研究，探讨了防氧化液组成对电解铜箔防氧化性能的影响。该防氧化工艺是将剥离后的铜箔经导辊浸入防氧化液中，通电后离开防氧化液，经高压常温风刀直接吹干，不需要进行水洗，且防氧化液中不含锌，不会对电池性能产生影响。 1 实验 1.1 电解铜箔的制备 1.1.1 超薄铜箔一体机生产技术 所用一体机是直接在生箔机上改造而成的，在原生箔机上加了一个防氧化槽(7)、 风刀(5)及部分导辊，如图1所示。纯净的硫酸铜电解液进入阴极和阳极之间，在 直流电的作用下，铜沉积在阴极辊(1)上，根据电流密度和电镀时间计算沉积铜箔 的厚度；铜箔离开电解液后依次经过酸洗、水洗、吹干，在导辊(2)处剥离，经张 力辊(3)进入防氧化槽(7)中进行防氧化处理，铜箔两面各安装一片小阳极板(4)。再依次经液下辊、挤辊、高压常温风刀(5)吹干后收卷，得到锂电铜箔半成品铜箔， 检验合格后进行分切、包装，得到成品。
锂离子电池负极极片的力学性能及其影响因素
锂离子电池负极极片的力学性能及其影响因素 蒋茂林;余伟;张泽宇 【摘要】锂离子电池极片的柔性和强度直接影响其寿命,极片的力学性能受集流体和粘接剂的影响.通过小型拉伸机、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和激光共聚焦显微镜等手段,对集流体和负极极片的力学性能、表面形貌、铜箔的表面粗糙度等进行了研究.结果表明,集流体的抗拉强度为121 MPa、断后伸长率为1.9％;负极极片的抗拉强度为15 MPa、断后伸长率为1.7％.极片涂覆层的弹性模量为1 GPa,说明粘结剂的柔性较差.极片涂覆层形貌呈片状,结构均匀且空隙少.铜箔表面粗糙度较大,其光面和毛面粗糙度差异明显.降低粘接剂的弹性模量是提高负极极片柔性、减小集流体辊压变形的关键. 【期刊名称】《上海金属》 【年(卷),期】2019(041)002 【总页数】6页(P43-48) 【关键词】锂离子电池;负极极片;铜箔;力学性能;粗糙度 【作者】蒋茂林;余伟;张泽宇 【作者单位】北京科技大学工程技术研究院,北京100083;北京科技大学工程技术研究院,北京100083;北京科技大学工程技术研究院,北京100083 【正文语种】中文 发展清洁能源，对于解决能源危机和缓和环境保护压力具有重要意义[1]。可再生
能源虽优点很多，但能量供应受气候制约严重，这就需要储能系统来解决这一问题，化学能源具有重要作用[2]。化学电池是使化学能转变为直流电能的装置[3]。锂离 子电池(lithium ion battery, LIB)是目前综合性能最好的电池体系，具有高电压、 高能量、循环寿命长、无记忆效应等优点，在电动工具、医疗器械、轨道交通和航空航天等领域广泛应用[4]。 锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜等材料组成，其发展主要得益于电极材料特别是炭负极材料的进步。据估计，目前市售的锂离子电池中有75%以上采 用的是石墨类炭负极材料[5]。其中天然石墨、人造石墨和中间相炭微球是当前主 要的商品化负极材料。影响石墨负极性能的因素有石墨晶体结构、石墨表面化学性质以及石墨颗粒的结构、形态和制备方式等[6]。 常规锂离子电池负极的组成为石墨+导电剂+粘结剂+集流体。锂电池用粘结剂主 要分为水性和油性两大体系，其作用是连接电极活性物质、导电剂和电极集流体，使三者间整体连接，从而减小电极阻抗，并赋予极片良好的力学性能和可加工性能[7]。聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride, PVDF)是目前锂离子电池工业中最常用的油性粘结剂，但其弹性模量较高(1～4 GPa)，极片柔韧性较差[3]。集流体铜箔 主要用于承载负极活性物质，并为其吸收和释放的电子提供传导[8]。 当下研究者们大多致力于正负极、电解质材料和电池结构设计等方面的研究[9]， 而对集流体及其他非活性组分如粘结剂等的研究却鲜有涉及。但这类物质对提高电池的综合性能往往起着关键性的作用[10- 11]。集流体的力学性能对电极结构的设计和优化至关重要。在集流体经涂覆成为极片的过程中，粘结剂也至关重要，其柔性的好坏也会对极片性能产生重要影响。例如，Cho等[12]研究了铜集流体基底 对锂/硅薄膜电池的电化学性能的影响，发现铜箔的表面粗糙度决定了循环性能， 铜箔的微观结构决定了电池的初始容量。因此，本文对锂离子电池的集流体及负极极片的力学性能、表面形貌，铜箔的粗糙度等进行了研究，并研究了涂布密实过程
锂离子电池研究_综述
锂离子电池研究综述 —陈欢 1 锂离子电池简介 离子电池又称为“摇椅电池”，是指以可供锂离子嵌入脱嵌的物质作为正、负极的二次电池。电解质一般采用溶解有锂盐的有机溶液，根据所用电解质的状态，可分为液态锂离子电池、聚合物锂离子电池和全固态锂离子电池。 1.1 锂离子电池的工作原理[1] 一个锂离子电池主要由正极、负极、电解液及隔膜组成，外加正负极引线，安全阀，PTC（正温度控制端子），电池壳等。虽然锂离子电池种类繁多，但其工作原理大致相同。充电时，锂离子从正极材料中脱嵌，经过隔膜和电解液，嵌入到负极材料中，放电以相反过程进行。再充电，又重复上述过程。以典型的液态锂离子为例，当以石墨为负极材料，以LiCoO2为正极材料时，其充放电原理为： 充电时，Li+从LiCoO2中发生脱嵌，释放一个电子，C3+被氧化为C4 +，与此同时，Li+经过隔膜和电解液迁移到负极石墨表面，进而插入到石墨结构中，石墨结构同时得到一个电子，形成锂—碳层间化合物Li x C6，放电时过程则相反，Li+从石墨结构脱插，嵌入到正极LiCoO2中。
图1 锂离子电池从放电示意图
1.2 锂离子电池的优缺点[2] (1)能量密度高，输出功率大。 (2)平均输出电压高(约3.6V)，为Ni-Cd、Ni-MH电池的三倍。 (3)工作温度范围宽，一般能在-20-45℃，期望值为-40-70℃。 (4)无记忆效应。 (5)可快速充放电，充放电效率高，可达100%。 (6)没有环境污染，称为绿色电池。 (7)使用寿命长，可达1200次左右。 当然，目前的锂离子电池还存在一些不足。 (1)成本较高，主要是正极材料的价格高，随着正极材料的研究开发不断深入一些新的更廉价的正极材料，如LiMnZO4、LiFePO4等己经初步商品化。 (2)过充电的安全问题还需要进一步解决; (3)与普通电池的相容性差，一般要在用3节AA电池(3.6V)的情况下才可以用锂离子电池代替。 2. 锂离子电池的正极材料 为了提高锂离子电池的输出电压、比容量、循环使用寿命，目前正在开发的正极材料主要是具有层状结构、尖晶石结构和橄榄石结构的嵌入化合物，主要有氧化钻锂、氧化镍锂、氧化锰锂、磷酸亚铁锂、三元复合材料等。 2.1 LiCo02 日本SONY公司首次商品化的锂离子电池使用的正极材料即是LiCo02,该材料目前仍然占据正极材料市场的主流。层状结构的LiCo02的容量相对较低，由于锂离子从LiCo02中的可逆脱嵌量最多只有0.5单元，其理论容量为156mAh/ g。 虽然LiCo02的循环性能优于其它正极材料，但是仍会发生衰减，主要是由 于经过长期循环后其层状结构转变成立方尖晶石结构，特别是表面的粒子。通过在LiCo02颗粒表面包覆金属氧化物或磷酸盐，其容量可以提高到170mAh/ g[3]，在2.75v和4.4v之间循环70次容量几乎没有衰减。此外，通过掺杂其它元素也可以改善其电化学性能。 LiCo02的动力学性能较好，Li+在其中的扩散系数为10-9cm2/s左右，因此其快速充放电性能也较好。但由于Co的资源非常有限，导致其价格较高，限制了锂离子电池的广泛应用。 2.2 LiNi02 LiNi02与LiCo02具有同样的层状晶体结构，其理论容量约为275mAh/g，实际容量可达190-210mAh/g，明显高于LiCo02。同时Ni的资源比较丰富，价格相对较低。但是LiNi02的热稳定性差，在较高温度下发生分解，而且合成过程及合成后的产物容易吸水，因此很难制备出符合化学计量比的LiNi02，这导致了其在充放电循环过程中尤其是首次循环不可逆容量较大。一般合成出的氧化镍锂都是富镍的化合物Li1-x Nil1+x02，一部分镍占据锂的位置，因而减小了锂的扩散系数，不利于高倍率充放电。充电后期生成的Ni4+不稳定，氧化性强，不仅氧化分
软包锂离子电池极片断裂机理与防护措施研究
软包锂离子电池极片断裂机理与防护措施研究 张军; 曾铖; 邹舜章; 高峰; 罗青 【期刊名称】《《电源技术》》 【年(卷),期】2019(043)011 【总页数】4页(P1775-1777,1820) 【关键词】软包锂离子电池; 极片断裂; 断裂机理; 防护方案 【作者】张军; 曾铖; 邹舜章; 高峰; 罗青 【作者单位】湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082; 湖南丰源业翔晶科新能源股份有限公司湖南长沙410000 【正文语种】中文 【中图分类】TM912.9 锂离子电池行业引起了全世界的关注，尤其是电动车用锂离子电池。电动车用动力锂离子电池组一般由数百个锂离子电池单体构成，若干锂离子电池一般先串/并联构成电压更高、容量更大的电池模块，多个电池模块再串/并联构成电池组。由软包锂离子电池构成的电池模块中，电池堆叠是常见的结构形式。堆叠的软包电池需要承受一定的压力以对电池本体进行必要的约束。前期研究过程中发现，在受压状态下卷绕式软包锂离子电池经过多次充放电后极片会发生断裂。本文将对这断裂现象的机理和保护方法展开研究。 锂离子电池电极的断裂与电池负极材料的膨胀和外部压力有关。在电池充电和放电
过程中会产生应力，与应力有关的研究如下：当锂离子嵌入正极或负极时，锂离子浓度的不均匀可能导致应力的产生[1]。因此，电极表面的拉应力会导致裂纹的扩展，从而导致机械电极材料的降解[2]。由于在电化学循环中锂/锂离子从活性材料中嵌入/脱出，扩散引起的应力是导致电极断裂和疲劳失效的主要原因[3-6]，所以电池内部应力的变化可能引起溶胀。下文描述了应力诱发的膨胀：一般而言，在锂嵌入和脱嵌过程中，由于体积膨胀引起的机械应力可能发生在电极中。此外，反复体积膨胀会导致循环过程中电极材料的循环应力[7]。锂离子电池中石墨复合电极循环充放电会导致电极周期性的体积变化，从而导致电极退化和容量衰减[8]。在锂离子电池的充电和放电过程中，阳极和阴极材料在嵌入或脱嵌锂时膨胀和收缩。石墨是最常用的负极材料，其体积膨胀率高达10%[9]。在高容量阳极材料如硅和锡中能观察到更大(高达300%)的体积变化[10]。用封装三元锂电池组的压力及在充放电过程中发生膨胀产生的压力都对电池性能有很大的影响。在0～5 000 N的恒压力下0.5C充放电，电池厚度的最大膨胀量为电池厚度的1.8%左右，电池容量随着压力的增加有所降低；在0～5 000 N保持恒变形进行0.5C充放电，电池承受的压力相对初始压力的变化为40%左右[11]。5组卷绕工艺的软包锂离子电池施加不同的压力进行充放电，施加2 kN以上压力的电池经过2 000次循环后极片发生断裂；不加压力的电池负极片产生大量的析锂现象；施加1 kN压力的电池不仅能避免极片断裂，还能在一定程度上抑制负极析锂现象[12]。 本文在文献[12]第一阶段实验基础上进行第二阶段实验，分析了受压状态下软包锂离子电池极片断裂的机理，得到极片断裂保护方法，为电池模块设计提供依据。 1 断裂现象及机理 1.1 断裂现象 第一阶段实验中选取的三元聚合物软包锂离子电池型号为8865190(即长×宽×厚=190 mm×65 mm×8.8 mm)，容量10 Ah，采用卷绕工艺，隔膜为PP膜，研
锂离子电池原理、不良项目及成因、涂布方法和充电
锂离子电池原理、常见不良项目及成因、涂布方法和充电 锂离子电池的基本知识 一般而言,锂离子电池有三部分构成: 1.锂离子电芯 2.保护电路(PCM) 3.外壳即胶壳 分类 从锂离子电池与手机配合情况来看,一般分为外臵电池和内臵电池,这种叫法很容易理解,外臵电池就是直接装在手上背面,如: MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列等;而内臵电池就是装入手机后,还另有一个外壳把其扣在手机电池内, 如:MOTOROLA 998,8088,NOKIA的大部分机型 1.外臵电池 外臵电池的封装形式有超声波焊接和卡扣两种: 1.1超声波焊接 外壳 这种封装形式的电池外壳均有底面壳之分,材料一般为ABS+PC料,面壳一般喷油处理,代表型号有 :MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列,原装电池的外壳经喷油处理后长期使用一般不会磨花,而一些品牌电池或水货电池用上几天外壳喷油就开始 脱落了.其原因为:手机电池的外壳较便宜,而喷油处理的成本一般为外壳的几 倍(好一点的),这样处理一般有三道工序:喷光油(打底),喷油(形成颜色),再喷亮油(顺序应该是这样的,如果我没记错的话),而一些厂商为了降低成本就省去了第一和第三道工序,这样成本就很低了. 超声波焊塑机焊接 有了好的超声波焊塑机不够的,是否能够焊接OK,还与外壳的材料和焊塑机参数设臵有很大关系,外壳方面主要与生产厂家的水口料掺杂情况有关,而参数设臵则需自己摸索,由于涉及到公司一些技术资料,在这里不便多讲. 1.2卡扣式 卡扣式电池的原理为底面壳设计时形成卡扣式,其一般为一次性,如果卡好后用户强行折开的话,就无法复原,不过这对于生产厂家来讲不是很大的难度(卡好 后再折开),其代表型号有:爱立信788,MOTOROLA V66. 2.内臵电池 内臵电池的封形式也有两种,超声波焊接和包标(使用商标将电池全部包起) 超声波焊接的电池主要有:NOKIA 8210,8250,8310,7210等. 包标的电池就很多了,如前两年很浒的MOTO998 ,8088了.