锂离子电池用铜箔的应用与发展现状(完整版)
2024年超薄铜箔市场前景分析
2024年超薄铜箔市场前景分析引言超薄铜箔作为一种重要的金属材料，在电子、通信、能源以及汽车等领域有着广泛的应用。
本文将对超薄铜箔市场的发展前景进行分析，以了解该市场的潜力和可能的发展趋势。
市场概况超薄铜箔广泛应用于电路板、太阳能电池、锂电池等领域，其优良的导电性、导热性以及高强度使其成为上述行业的首选材料。
目前，超薄铜箔市场正处于快速发展阶段，全球市场规模不断扩大，并呈现出稳定增长的态势。
市场驱动因素1.电子设备的普及和更新换代推动了超薄铜箔市场的增长。
随着人们对电子产品的需求不断增加，电子设备市场持续扩大，从而刺激了对超薄铜箔的需求。
2.新能源领域的快速发展也为超薄铜箔的需求提供了巨大的机会。
太阳能电池和锂电池等新能源设备需要超薄铜箔来作为导电材料，随着新能源产业的不断壮大，对超薄铜箔的需求也在逐步增加。
市场挑战尽管超薄铜箔市场前景十分广阔，但也面临一些挑战： 1. 材料成本上涨：超薄铜箔的生产需要大量的原材料，如铜等，而铜等金属的价格波动较大，有时可能会导致超薄铜箔的成本上涨，影响市场竞争力。
2. 技术难题：随着超薄铜箔的厚度不断减小，其加工和制备技术也面临不小的挑战。
需要在保证产品质量的前提下，探索更加高效和节能的生产工艺。
市场发展趋势1.创新产品的推出：随着科技的不断进步，有望出现更轻薄、导电性更好的超薄铜箔产品，以满足不同领域的需求。
2.拓展应用领域：超薄铜箔除了应用于电子和能源领域，还可以广泛应用于航空航天、医疗器械等高科技领域。
未来，超薄铜箔的应用领域有望得到进一步拓展。
3.环保生产工艺的发展：随着环保意识的提高，超薄铜箔生产领域也将推广更加环保和可持续发展的生产工艺，以满足市场需求。
总结超薄铜箔市场具备较大的发展潜力。
随着电子设备和新能源领域的快速发展，对超薄铜箔的需求将持续增加。
然而，市场竞争激烈、成本上涨和技术难题也是市场发展的挑战。
未来，超薄铜箔市场有望在创新产品、拓展应用领域以及环保生产工艺的推进下实现更好的发展。
涂碳铜箔在硅基锂离子电池中的应用_概述及解释说明
涂碳铜箔在硅基锂离子电池中的应用概述及解释说明1. 引言1.1 概述锂离子电池作为一种重要的可再充电能源，已经被广泛应用于移动通信、储能、电动汽车等领域。
在锂离子电池的组成中，负极材料起着至关重要的作用。
近年来，硅基锂离子电池作为新型锂离子电池体系备受关注，具有高理论容量和优良的循环性能等优势。
然而，硅基负极材料在充放电过程中面临着较大的体积膨胀问题，导致其容量衰减和循环寿命下降。
因此，开发一种能够提高硅基负极性能的新材料或方法具有重要意义。
本文将重点介绍涂碳铜箔在硅基锂离子电池中的应用及其对硅负极性能的影响。
涂碳铜箔是一种通过特殊工艺使表面涂覆有碳层和铜层的复合材料，具备优异的导电性和良好的化学稳定性。
该材料作为硅基锂离子电池负极支撑材料，能够有效缓解硅基负极的体积膨胀问题，并提升电池的循环寿命和安全性。
1.2 文章结构本文分为四个主要部分：引言、涂碳铜箔在硅基锂离子电池中的应用、解释说明以及结论。
首先，在引言部分将对本文进行概述，描述研究的目的和意义。
然后，我们将详细介绍硅基锂离子电池的简介以及涂碳铜箔的特性与优势。
接下来，我们将通过案例分析探讨涂碳铜箔在硅基锂离子电池中的具体应用。
在解释说明部分，我们将解析涂碳铜箔提高硅负极性能的机制，并阐述其对电池循环寿命和安全性的影响。
最后，在结论部分总结涂碳铜箔在硅基锂离子电池中的应用效果并展望未来研究方向。
1.3 目的本文旨在全面了解涂碳铜箔在硅基锂离子电池中的应用情况，并对其作用机制进行深入解读。
通过对相关案例及研究成果的综合分析，旨在探索涂碳铜箔作为一种负极支撑材料，在提高硅基锂离子电池性能、延长循环寿命和强化安全性等方面的潜力。
本文还将对未来涂碳铜箔应用的发展趋势进行展望，以期为相关领域的学者和工程师提供参考和借鉴。
2. 涂碳铜箔在硅基锂离子电池中的应用2.1 硅基锂离子电池简介硅基锂离子电池是一种新型的二次电池技术，其负极采用硅材料替代传统的石墨材料。
锂离子电池用铜箔的应用与发展现状
（ 江西 理 工大 学 材 料 与 化 学 工 程 学 院 ， 西 赣 州 ３ １０ ） 江 ４０ ０
摘
要 ： 为 锂 离 子 电池 关 键 材 料 之 一 的铜 箔 ， 品 质 的 优 劣 直 接 影 响 到 锂 离 子 电池 的制 作 工 艺 和综 合 性 作 其
Ｌ
能 ， 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 ， 其对 锂 离 子 电 池 负 极 制 已 及
铜 箔是 制造锂 离子 电池 负极 集 流 体 的关 键 材 料 ， 品 其 质 的好 坏直接 影响 到锂 离 子 电池 的制作 工 艺 、 能 和 性 生产成 本 。开 展高 性能 、 附加值 锂离 子 电池 用铜 箔 高
的研究 对 铜 箔 工 业 、 电子 、 讯 、 源 、 通 、 天 、 通 能 交 航 军
图 １ ２０ —２０ 为 ０ １ ０６年全球 锂离子 电池市 场增 长状 况 。２Ｏ Ｏ２年全球 锂离子 电池销 量达到 ８６亿块 ， ． 同比 增长 ５ １％ ， 售额达到 ２．８亿美元 ， 销 ８１ 同比增长 １ ， ８％ 主 要成长驱动力 来 自于手机 市 场 ， 用 量 占全 部销量 的 ６ 其 成；０ ２ ３年全球销 量达到 １．５亿块 ， ０ ２５ 同比增长 ４ ５％ ， 但
出 ， 新和正 极 的嵌 锂 化 合 物 结 合 ， 离 子 的 移 动 产 重 锂
生 了电流 。锂 离 子 电池 的结 构 和 充 放 电过 程 化 学 反 应原理 虽然 很简单 ， 而 在 实际 的商业 化应 用 中 需要 然 考 虑很 多 问题 。例如 ， 负极材 料 的导 电性能 、 正 充放 电 电位 、 活性 、 脱插 锂的结构稳定性 能、 倍率性 能和安全 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。
2024年锂电铜箔市场前景分析
2024年锂电铜箔市场前景分析1. 简介锂电铜箔是一种关键的材料，广泛应用于锂离子电池的正极材料制造中。
它具有优异的导电性、热导率和耐腐蚀性，是锂离子电池高性能和高效率运行的重要组成部分。
本文将对锂电铜箔市场的前景进行分析，并探讨其中的机遇和挑战。
2. 市场发展趋势2.1 锂离子电池需求增长随着电动汽车市场的不断扩大和新能源政策的推动，锂离子电池的需求呈现爆发式增长。
锂电铜箔作为锂离子电池的重要组成部分，其需求也在不断增加。
预计未来几年内，锂离子电池市场将保持高速增长，给锂电铜箔市场带来巨大机遇。
2.2 锂电铜箔市场竞争加剧随着国内外铜箔生产商的不断涌入，锂电铜箔市场的竞争日趋激烈。
低成本、高质量的产品将成为市场竞争的关键。
企业需要加大技术研发和创新力度，提升产品质量和性能，才能在激烈竞争中脱颖而出。
2.3 新兴应用领域的拓展除了电动汽车领域，锂离子电池在储能系统、可穿戴设备、智能家居等领域也有广阔的应用前景。
这些新兴应用领域的兴起将进一步推动锂电铜箔市场的发展。
企业应密切关注新兴市场，及时调整产品结构和市场策略。
3. 市场机遇与挑战3.1 机遇：政策支持和补贴政府对新能源汽车发展给予了强力支持，推出了一系列优惠政策和补贴措施。
这些政策的实施将为锂电铜箔市场带来新的机遇，同时也提高了市场的竞争激烈程度，企业需要善于抓住机遇，迅速调整生产布局。
3.2 挑战：成本控制和技术创新锂电铜箔市场的竞争越来越激烈，企业需要不断降低生产成本，提高生产效率。
同时，技术创新也是突围的关键。
开发出更轻薄、更高导电性和更耐腐蚀的铜箔将成为企业赢得市场的关键竞争力。
3.3 挑战：供应链管理锂电铜箔市场的供应链非常复杂，包括铜矿开采、冶炼、精炼、铜箔制造等环节，其中的每个环节都需要合理的供应链管理。
企业需要建立稳定的供应链体系，确保原材料的稳定供应和产品的高质量。
4. 总结锂电铜箔市场面临着巨大的发展机遇和挑战。
随着锂离子电池需求的持续增长和新兴应用领域的拓展，锂电铜箔市场有望保持快速增长。
我国铜箔行业发展现状及前景分析
我国铜箔行业发展现状及前景分析一、铜箔与铜箔产业链上下游分析1、铜箔与电解铜箔铜箔是现代电子行业不可替代的基础材料，依照制造工艺的不同可分为压延铜箔和电解铜箔两类。
从产品性能上看，压延铜箔的性能更好。
但由于生产压延铜箔的生产工艺复杂、流程长，生产精度要求高，而生产一致性较差。
因此，目前，市场上的铜箔以电解铜箔为主，占据了95%以上的市场份额，压延铜箔则作为补充。
电解铜箔(Electrode Posited copper)是指以电解铜为主要原料，用电解法生产的金属铜箔。
将电解铜经溶解制成硫酸铜电解溶液，再在专用的电解设备中将硫酸铜电解液通过直流电的作用，电沉积而制成箔，然后对其进行表面粗化、防氧化处置等一系列处置后经分切检测后制成成品。
2、电解铜箔的上游市场铜材加工行业是电解铜箔行业原材料的主要供给产业。
铜材加工，是以阴极铜为原材料，将其加工成铜管、铜杆、线缆等产品。
铜材加工行业属于竞争性行业，行业发展充分、技术进步快。
铜杆是电解铜箔生产的主要原材料，是生产本钱的主要组成部份；铜杆产品质量的好坏对电解铜箔的生产有较大的影响。
铜杆属于大宗商品，市场价钱透明，市场竞争比较充分。
3、电解铜箔的下游市场铜箔的下游销售，一般采用“铜价+加工费”的模式。
铜的价钱随着大宗商品的报价而变更，加工费则按照市场情况而发生变更。
铜箔按下游需求可以分为标准铜箔（CCL、PCB）、锂电铜箔和电磁屏蔽用铜箔。
标准铜箔是生产覆铜板（CCL）和印制线路板（PCB）的主要原材料，普遍应用于电子信息产业，是铜箔第一大应用领域，厚度一般在12-70μm（标准铜箔）；锂电铜箔主要用于消费类锂电池、动力类锂电池及储能用锂电池，为铜箔第二大应用领域；锂电铜箔既充当电池内负极活性材料载体，又充当负极电子搜集与传导体厚度一般7~20微米。
电磁屏蔽用铜箔，主要应用于医院、通信、军事等需要电磁屏蔽等部份领域，其比重较小。
二、我国铜箔行业产能产量发展现状1、国内铜箔产业历年产能产量分析按照中电协铜箔行业分会的统计，我国2021年-2021年铜箔产业的历年产能和产量如下图：铜箔最初以用于电子电路上的标准铜箔为主，2021年我国锂电铜箔的年产量仅占昔时铜箔产量的%。
我国铜箔行业发展现状和前景分析范文
我国铜箔行业发展现状和前景分析范文首先，我们来分析我国铜箔行业的发展现状。
近年来，随着电子行业的快速发展和智能化产品的不断涌现，对高质量的铜箔需求量不断增加。
我国铜箔行业在技术水平、产销规模、市场占有率等方面均取得了较为显著的进展。
首先，我国的铜箔生产技术和设备已经达到了国际先进水平，部分企业在产品质量方面甚至达到了国际领先水平。
其次，我国铜箔行业的产销规模也在不断扩大，已经成为全球最大的铜箔生产国。
第三，我国铜箔行业在市场占有率方面也取得了积极进展，部分企业已经在国内市场占据了一定的份额，并开始向海外市场拓展。
总的来说，我国铜箔行业在技术水平、产销规模和市场占有率等方面都处于较为良好的发展阶段。
接下来，我们来分析我国铜箔行业的发展前景。
随着数字化和智能化的发展，对高质量铜箔的需求将进一步增加。
首先，我国电子产业的快速发展将为铜箔行业提供巨大的市场需求。
无论是手机、电脑、平板还是电视、汽车的电子产品等，都需要大量的高质量铜箔。
其次，随着5G通信技术的快速普及，铜箔行业作为5G通信基站建设的重要材料，其需求量将进一步增加。
再次，随着新能源汽车的快速普及，对锂电池的需求量也将大幅增加，而铜箔在锂电池中的应用非常广泛。
最后，我国作为全球最大的铜箔生产国，其产品在国际市场的竞争力将进一步增强，进一步扩大了出口空间。
综合上述因素，我国铜箔行业的发展前景非常广阔。
值得注意的是，尽管我国铜箔行业在发展方面取得了显著成绩，但仍然存在一些问题和挑战。
首先，部分企业在技术研发和创新方面还存在差距，需要加大力度提高自主创新能力。
其次，一些中小型企业在市场竞争中面临较大的压力，需要加强自身的品牌建设和市场开拓。
最后，环境保护和资源利用也是一个重要问题，铜箔生产过程中产生的废水、废气、废渣等对环境造成了一定的影响，需要加强环保技术与管理。
综上所述，我国铜箔行业在发展现状和前景方面都表现出非常良好的态势。
在电子产业快速发展和智能化需求的推动下，我国铜箔行业有望迎来更加广阔的发展前景。
锂电铜箔防氧化抗腐蚀处理技术研究现状
154锂电铜箔防氧化抗腐蚀处理技术研究现状徐建平（江西省江铜铜箔科技股份有限公司，江西 南昌 ３３００９６）摘 要：对于锂电铜箔在制造和使用过程中可能遭受的氧化和腐蚀，这些都会对其使用年限和电池的安全性产生影响，本文总结并归纳了一些防止氧化的技术，并概括了各种钝化方式的工作原理。
此外，还对铜箔集流体在锂电池电解液中的腐蚀机制进行了简要的介绍，并对铜箔表面改良以增强其抗腐蚀性的研究进展做了概括。
对于无铬钝化处理技术以及表面改良技术的未来发展进行了预测。
最后，提出了一个环保、高效的锂电铜箔防止氧化和腐蚀的新思路。
关键词：锂离子电池；铜箔；防氧化；抗腐蚀中图分类号：ＴＧ１７４．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１７－０１５４－３Research status of anti oxidation and corrosion treatment technology for lithium battery copper foilXU Jian-ping（Ｊｉａｎｇｘｉ ＪＪＣ Ｃｏｐｐｅｒ Ｆｏｉｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００９６，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｒｅｇａｒｄｉｎｇ ｔｈｅ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｌｉｔｈｉｕｍ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ ｍａｙ ｓｕｆｆｅｒ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｄ ｕｓｅ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ａｆｆｅｃｔ ｉｔｓ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ， ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｓｏｍｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ａ ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｇｉｖｅｎ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｉｎ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ， ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｉｔｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗａｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｆｒｅｅ ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ａ ｎｅｗ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ ｆｒｉｅｎｄｌｙ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｏｆ ｌｉｔｈｉｕｍ ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Keywords: ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ； Ｃｏｐｐｅｒ ｆｏｉｌ； Ａｎｔｉ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ； Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ收稿日期：２０２３－０６作者简介：徐建平，男，生于１９８６年，汉族，江西德兴人，本科，工程师，研究方向：电解铜箔制造和工艺研究。
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第37卷 第1期有色金属加工Vo l 37 No 12008年2月NONFERROUS METALS PROCESS I NG Feb ruary 2008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:TG146.1+1 文献标识码:A 文章编号:1671-6795(2008)01-0008-04收稿日期:2007 10 121 锂离子电池的应用概况锂离子电池作为新一代绿色高能可充电电池,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,在近10年来取得了飞速发展,并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终端设备领域占据了主导地位,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[1-4]。
图1为2001-2006年全球锂离子电池市场增长状况[4]。
2002年全球锂离子电池销量达到8 6亿块,同比增长51%,销售额达到28 18亿美元,同比增长18%,主要成长驱动力来自于手机市场,其用量占全部销量的6成;2003年全球销量达到12 55亿块,同比增长45%,但总体价格下降了16%,销售额达到36 34亿美元,同比增长29%;2005年销量达到17 1亿块;2006年保守估计达到了25亿块;预计2010年全球销量超过30亿块,其中动力电池和聚合物电池将成为新的增长点。
锂离子电池的迅猛发展带动了相关产业的发展。
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、性能和生产成本。
开展高性能、高附加值锂离子电池用铜箔的研究对铜箔工业、电子、通讯、能源、交通、航天、军事等产业的发展有重大意义。
2 锂离子电池用铜箔的性能要求锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成。
充电时加在电池两极的电势迫使正极的嵌锂化合物释放出锂离子,通过隔膜后嵌入六方片层结构的石墨负极中;放电时锂离子则从片层结构的石墨中析出,重新和正极的嵌锂化合物结合,锂离子的移动产生了电流。
锂离子电池的结构和充放电过程化学反应原理虽然很简单,然而在实际的商业化应用中需要考虑很多问题。
例如,正负极材料的导电性能、充放电电位、活性、脱插锂的结构稳定性能、倍率性能和安全性能等,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,因而成为锂离子电池负极集流体的首选材料。
第1期有色金属加工铜箔在锂离子电池中既是负极活性材料的载体,又是负极电子的收集与传导体,因此对其有特殊的技术要求,即必须具有良好的导电性,表面能均匀地涂敷负极材料而不脱落,并具有良好的耐蚀性。
为了保证涂敷在电解铜箔上的负极材料不会脱落,在制备时必须加入合适的粘结剂。
目前常用的粘结剂为PVDF、PTFE、SBR、LA133等,其粘结强度不仅取决于粘合剂本身的物理化学性能,而且与铜箔的表面特性有很大关系。
涂层的粘结强度足够高时,可防止充放电循环过程中负极的粉化脱落,或因过度膨胀收缩而剥离基片,降低循环容量保持率。
反之,如果粘结强度达不到要求,则随着循环次数的增加,因涂层剥离程度加重而使电池内阻抗不断增大,循环容量下降加剧。
这就要求锂离子电池用铜箔需要具有良好的亲水性。
锂离子电池对电解铜箔的性能要求(企业推荐标准)见表1。
表1 锂离子电池用电解铜箔的性能要求产品规格双面光单面毛双面毛铜箔厚度/ m899101012质量/g m-270-7485-9085-9095-10085-90105-110b/N mm-2>350>350>350>350>350>350延伸率/%>4>5>3>3>3>3其他要求:抗氧化性能(180!60m i n)好;亲水性良好;无斜纹、毛刺、针孔、油污、折皱、缺裂口、凹凸点、铜粉;波浪边∀3mm;接头∀2个/卷;表面色泽均一、清洁、光滑、平整、无花纹。
3 锂离子电池用铜箔的发展锂离子电池是在锂电池基础上开发出的高能电池。
锂离子电池的雏形为锂电池,以金属锂作负极,由于在放电过程中电解液与锂反应,在其表面形成锂枝晶,刺穿电池隔膜,严重影响锂离子电池的使用安全和循环性能[5],不能反复使用。
由于锂在碳材料中的嵌入反应电位接近锂的电位,且不容易与有机溶剂反应,有很好的嵌脱锂性能,故商业化锂离子电池广泛采用碳材料。
1990年日本Nagoura等研制成以石油焦为负极的锂离子电池;同年,M o li和Sony两大电池公司推出以碳为负极的锂离子电池;1991年日本Sony公司研发成功用聚糠醇树脂热解碳作负极的锂离子电池[6],从此开创了锂离子电池应用的新时期。
常规锂离子电池负极的组成为石墨+导电剂+粘结剂+集流体。
石墨等负极材料需涂敷于导电集流体上,经干燥、滚压、分切等工序制成负极电极;然后与隔膜材料和正极电极一起进行卷绕或叠片构成锂离子电池。
铜箔由于具有前面所述的一系列优点而成为锂离子电池负极集流体的首选材料。
工业用铜箔分压延铜箔(RA铜箔)与电解铜箔(ED铜箔)两大类。
压延铜箔具有较好的性能,而电解铜箔的优势是成本较低。
锂离子电池发展初期,由于当时电解铜箔的性能较低,电池厂家全部采用压延铜箔。
但压延铜箔的生产工艺复杂、成本高,且全球产能极度集中于少数几家公司(如日本的日矿(N i p pon M i n i n g)、福田金属(Fukuda)、H itach iC able、M icro hard、美国的O lin brass)。
近年来,随着电解铜箔的物理、化学、机械和冶金性能的提高,以及生产工艺简单、效率高、成本低等优势,国内外大部分锂离子电池厂家都改用电解铜箔制作电池负极集流体,但有些类型的高性能电池仍选用压延铜箔。
电解铜箔有多种类型,如高延伸率型、单面毛型、双面毛型、双面光型、双面粗化型等。
压延铜箔和电解铜箔主要技术指标对比见表2[7]。
表2 压延铜箔和电解铜箔主要技术指标对比[7]主要指标压延铜箔电解铜箔生产方法将铜带轧制成一定厚度的原箔,然后进行表面处理。
以硫酸铜溶液为原料,采用电解方法制成原箔,然后进行表面处理。
生产流程工艺复杂、流程长工艺较复杂设备精度高较高生产成本一次性投入与生产成本高一次性投入与生产成本低纯度高较高强度高较高韧性好较好抗弯曲性能好较好弹性系数高较高致密度高较高延展性高较高结晶结构轧制组织铜微粒针状结晶厚度极限厚度受到限制很薄宽度受轧辊限制根据工艺要求决定毛面光滑粗糙表面粗糙度低不同类型有差别外观一致性差好4 铜箔质量对锂离子电池性能的影响锂离子电池的基本性能包括容量、电压特性、内阻、循环寿命、储存性能、温度特性等,这些性能与整个电池体系的材料密切相关。
对于负极,除负极活性材料外,铜箔的特性与质量对电池性能和负极制作工艺(涂布、滚压、分切等)的影响巨大。
4.1 铜箔物理性能4.1.1 亲水性铜箔的亲水性与本身的组织结构及表面粗糙度相关,直接影响到与负极活性物质的接触能力、附着能力、电极制作过程和电极质量。
电解铜箔对负极活性物质必须具备较好的粘结强度,以便均匀地涂敷负极物质而不脱落,否则会影响到电池内阻和循环使用9有色金属加工第37卷寿命等,这就要求铜箔表面要有一定粗糙度。
但表面粗糙度并不是越大越好,随着表面粗糙程度的增加,容易润湿的表面变得更容易润湿、亲水性更好,而难润湿的表面变得更难润湿、亲水性更差[8]。
石墨等负极活性物质与表面粗糙度大的电解铜箔接触性差、附着力低、易脱落,直接影响电池的循环寿命。
4.1.2 面密度铜箔的面密度是指单位面积的质量,反映铜箔厚度的均匀程度,直接影响负极电极活性物质的涂敷量。
铜箔的厚度均匀度如果波动太大,最终将影响到电池容量和一致性。
4.1.3 耐折性不同类型的锂离子电池对负极铜箔耐折性能的要求也不同。
相对于叠片式电池来说,卷绕式电池要求铜箔具有更好的耐折性能。
4.1.4 抗拉强度及延伸率铜箔必须具有足够的抗拉强度及延伸率,否则在对涂有石墨等活性物质的负极极片进行压平的过程中,铜箔与活性物质间的接触性能会变差,使负极的尺寸稳定性和平整性变差,同时易产生极片断裂等问题。
这些都将影响负极制作的成品率、电池容量、内阻和循环寿命等。
4.2 铜箔的化学性能电解铜箔生产中,生箔具有较强活性,易与空气中的氧发生氧化反应,故必须进行钝化处理,形成一层氧化物保护膜(钝化膜)。
若氧化膜属半导体、太厚,电子难以导通,阻抗较大,将会增加电池内阻,从而导致电池容量衰减;若氧化层太疏松,将会降低负极活性物质的附着力。
此外,锂离子电池用有机电解液有较强的腐蚀性,因此要求铜箔应有良好的耐蚀性。
4.3 铜箔表面质量铜箔表面质量对负极制作过程、制作质量和电池性能都会有明显影响(表3)。
表面瑕疵将导致铜箔附着力下降,出现涂布露箔点、阴阳面(双面涂敷量不均),对电池的容量、内阻、循环寿命等产生严重影响,甚至直接导致电极报废。
锂离子电池用铜箔的表面必须洁净、平整,不允许有任何条纹、凹陷、针孔、斑点和机械损伤等缺陷。
表3 铜箔表面质量对负极制作和电池性能的影响表面缺陷对制作过程的影响对电池性能的影响污物、斑点附着力降低、易露箔容量降低,循环性能差油印、指印附着力降低、易露箔容量降低,循环性能差表面凹陷出现阴阳面内阻增大,循环性能差表面皱褶涂布断片或附料不均内阻增大,循环性能差针孔易露箔容量降低,循环性能差色差附着力不均循环性能差条纹附料不均循环性能差5 锂离子电池用铜箔的发展趋势随着电子产品的大量应用,对锂离子电池的规格和质量提出了更高的要求,也为锂离子电池工业和铜箔工业的发展带来了新的契机,同时对铜箔的性能和质量提出了更高的要求:#铜箔的性能、精度、一致性要求更高;∃厚度更薄,以满足锂离子电池的高体积容量要求。
目前的方向是开发厚度小于9 m的铜箔;%对表面进行微观处理,以增强抗氧化、抗腐蚀和导电能力,以及与负极活性物质的附着强度;&为适应聚合物锂离子电池和高容量合金类负极材料的需要,开发二维乃至三维铜箔。