锂电池集流体用铝箔的技术进展及市场
锂电池集流体用铝箔的技术进展及市场
公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N] 锂电池集流体用铝箔的技术进展及市场前景
Technical development and market prospect
of aluminum foil for lithium battery current collector
樊玉庆 关世彤
Fanyuqing Guanshitong
（山东德利集团远瑞金属材料有限公司)
ShanDong DeLi Group Yuan Ri metal material
摘要:
本文对于用作锂离子电池正极材料之一的铝箔产品进行了更为准确的定义，并对这种电池箔产品的具体的用途和功能进行了描述。并根据使用情况，介绍了电池箔的各项技术要求及发展方向，提出了生产电池铝箔对铝加工设备和工艺的改进要求，根据锂电池的市场发展情况，预测了近五年电池箔市场前景。
关键词 锂电池 集流体 电池箔 离线板形 润湿张力 异物质
Abstract:
In this paper, we make a more accurate definition of the aluminum
foil products used as one of the cathode materials of lithium ion
batteries ,meanwhile, the specific uses and functions of this kind
of battery foil are described. And according to the application of
the foil ,we introduce the technical demand and the development
direction of this product in the future. The demand of equipment and
the technology is put forward. And also according to the development
of the battery market, forecast the market outlook of battery foil
in the next five years.
Key words: Lithium battery Current collector Battery foil Off-line flatness Wettability
Different substance
一、前言
也许没有哪一种铝加工产品最近几年会象电池箔这样快速增长，并对铝加工生产技术产生这么大的推动作用。这种发展，是与新能源汽车和储能电池的高速发展相对应的。近年来，新能源汽车每年300%的增长速度，带动了电池箔300%的增长。市场是最活跃的，市场的发展速度远远把理论甩到了后边。另外，近年来虽然国内生产电池箔的规模越来越大，但对电池箔的技术要求，标准的研究很少见到，或者说系统的介绍几乎为空白。可以说，目前电池箔产品还远未象其它铝箔产品一样，形成一套完成的技术规范及标准体系。本文目的，在于抛砖引玉，希望能有更多的技术研究人员更深入到这一新兴领域，为国内电池箔行业的健康发展提供一些借鉴和帮助。
二、电池箔的确切定义
我们通常所说的电池用铝箔，实际上是指用于锂离子电池正极材料的铝箔中，而在电池中，其它用途的铝箔也有很多，如电池软包用铝塑膜、极耳、以及改性后的涂炭箔，电蚀箔等。所以，单纯的称之为电池箔是不够科学和全面的。实际上，现在我们通常所说的电池箔，不是字面上的电池用铝箔，而应该是指锂电池集流体用的非改性铝箔，这种要与用在电池上的其它用途的铝箔区分开来。它一方面是集流体的电极，另一方面又作为锂电正极或负极材料的载体。也就是锂电材料要涂到它上面去。因此，更准确的定义，应是锂电池集流体用铝箔。
图一、图二、图三分别为锂电池结构图、正极结构原理图及涂布过程的现场照片，从中我们可以对于电池用铝箔的使用情况有一个大致上的感性认识。
图一 锂电池结构原理图
图二 正极结构原理图
图三 正极涂布过程
二、集流体用铝箔的技术要求
集流体用铝箔（以下简称电池箔），因其使用的特点，对于铝箔的各项技术指标均有非常严格的要求，具体的要求主要有以下几点：
1. 异物质控制要求
锂电池的安全性赋予电池箔一个特有的要求是异物质控制，如果没有进行异物质控制就不能做为合格的电池箔。异物质可以是铝粉，磁性物质（铁粉），及其他异物。整个生产环节都要做到防护，减少一切带入异物的可能。
在成品环节要设立检验异物的装置并予以精确计量。异物控制的标准为≤50mg/30万平米。
2. 润湿性能与达因值
润湿性的衡量指标
润湿性能主要看液体接触角。液体接触角就是当一液滴在固体表面上不完全展开时，在气、液、固三相会合点，固-液界面的水平线与气-液界面切线之间的夹角θ，称为接触角，如图四所示。
3.
图四
用接触角来判断液体对固体的润湿：当θ＜90°的情形称为润湿；θ＞90°时称为不润湿；θ=0°或不存在时称为完全润湿；θ=180°时称为完全不润湿。θ=90°是润湿与否的分界线。
由于铝箔表面带油一般不能完全除净，且表面褶皱不平整时对其表面张力会产生很大的影响，直接测量接触角并不现实，所以生产实践中采用的都是达因值来反应润湿能力，达因值越高，润湿性能越优良。但目前有些高端客户，特别是日本等地的客户，仍然采用接触角的方法来测量铝箔表面的润湿性。为与客户的检测方法相一致，目前国内也有少量的生产商采用接触角的方法，但这种方法受各种因素及测量仪器和测量方法的影响较大，所取得的测量数据只能是参考值，目前绝大部分厂家均采用的是表面达因值的测量方法。
达因值的定义及测量
达因值是一个通俗叫法，准确的说应该是表面张力系数，主要是表述表面张力的大小，即液体表面相邻两部分之间，单位长度内互相牵引的力。表面张力的单位在SI制中为/米（N/m），但仍常用/厘米（dyn/cm），1dyn/cm = 1mN/m。一般要求成品铝箔的润湿性（达因值）≥32 mN/m。
达因液的配制方法
用甲酰胺及乙二醇乙醚按照GB/－2008《铝箔试验方法第四部分：表面润湿张力的测》进行配制（见表一），并按照此方法对达因值进行测试。
表一
表面润湿张力/（×10-3N/m） 甲酰胺/mL 乙二醇乙醚/mL
32
33
34
35
36
37
38
39
40
表面润湿张力是电池箔最为重要的技术指标之一。它会影响与涂层的粘合质量，特别是影响涂炭箔的涂层牢固度。达因值偏低时，会发生铝箔与粘合材料粘接不牢、漏涂等缺陷。通常情况下，铝箔表面达因值要达到32dyn/mm以上，有些要求高的涂碳产品，甚至要达到34dyn/mm。
目前，国家标准中对于达因值的检测方法虽然已经有明确的规定，但在实际操作过程中，不同的公司和企业，其检测方法并不完全相同，因此检测结果往往会有很大差距。随着电池箔市场的迅速发展，进一步规范和统一达因值的检测方法及判定标准就显得特别的重要。
作为参考，以下给出了一种典型33达因值测试方法，其它达因值的测试方法，除测试液体的比例有所不同外，检测的方法是完全一致的。
对达因值的判断，有的采用2秒，10秒，20秒，30秒几种，也有采用收缩50%为基准，有用达因笔也有用达因液，定义的条件不同测试的结果就不一样。
另外产品的达因值往往随时间的变化而降低。下图是达因值随时间天变化的示意图
30313233343536371234567891011121314达因值
图五 达因衰减示意图
根据现场测试的实际经验，达因值越高衰减越快，前期衰减快7天以后逐渐趋于稳定于
一固定值。 因为电池箔属于硬状态交货的不退火铝箔产品，对于这种产品，表面达因值的提高要通过改进油品，添加剂，以及后续的表面处理如电晕，电离，清洗等。目前，国内针对于提高表面达因值的专用轧制油，专用添加剂的研究正在进行。
另外，通过生产实践表明，铝箔表面达因值的高低，及衰减程度的轻重，还与轧制工艺参数，产品表面带油量等因素有一定的关系。但其原因及产生机理目前尚未完全明确。
4. 板形
板形是有色行业的的专业术语，但在电池箔行业，则称为张力，这种叫法的差异，主要是由于行业的不同。但无论是板形，还是张力，其所表达的是一个含义，就是产品的平直度。在电池行业用两个术语：张力和塌边量来表示产品板形的质量。虽然这是个完全不科学的叫法，但由于在电池行业内已经被普遍认同，所以这种叫法是不会改变的。对于板形，电池行业已经形成一套自己的标准和测量装置，所以电池这个行业在定义术语的时候，改变了铝加工行业的原有定义。做为铝加工从业者，必须去适应这一点，不管你愿不愿意，你只能去重新认识。
简而言之，张力就是板形，塌边量就是在规定张力，规定长度下产品边部的下垂量。
表二为A公司的张力测量标准
表二
测试间距为5m，三次以上数据≤2mm，则判定此料卷板型为合格。
表三为B公司的张力测量标准
表三
料卷宽度mm 测试的单位张力kgf/mm2 下塌量mm 测试有效距离
≥600 2m
料卷宽度mm 测试的单位张力kgf/mm2 下塌量mm 测试有效距离
≤600 1m
≥600 1m
图六 板形测量装置示意图
图七 板形测量装置实物图
图八 测量结果示意图
电池用铝箔的用途
电池用铝箔的用途
电池是现代生活中必不可少的电源设备，而铝箔是电池制造中常见的材料之一。铝箔在电池中有多种用途，本文将围绕这一主题展开讨论。
铝箔在电池中的一个重要用途是作为电极材料。电池通过化学反应将化学能转化为电能，而电极是电池中的关键部分。铝箔作为电极材料具有导电性好、导电稳定、耐腐蚀等优点，能够有效地传递电流并保持电池的稳定性。铝箔作为负极材料时，能够与阳极反应产生电流，而作为正极材料时，能够接受电流并参与化学反应。
铝箔还可以作为电池的隔膜材料。在某些类型的电池中，阳极和阴极之间需要有一层隔离材料，以防止直接接触和短路。铝箔作为一种具有良好封闭性和隔离性的材料，可以有效地起到隔离作用，防止电极之间的相互干扰。此外，铝箔还能够提供一定的物理支撑和保护作用，防止电池内部结构的变形和损坏。
铝箔还可以在电池的制造过程中用作封装材料。电池需要进行密封，以防止电解质的泄露和外界物质的侵入。铝箔作为一种密封性能良好的材料，可以被用来封装电池内部的各个部分，确保电池的正常运行和长时间的使用寿命。铝箔的柔韧性和可塑性使得它能够适应各种形状和尺寸的电池，并提供可靠的密封效果。
铝箔还可以在电池的外部起到辅助散热的作用。电池在工作过程中会产生一定的热量，如果不能及时散热，就会影响电池的性能和寿命。铝箔作为热传导性能良好的材料，可以将电池内部的热量迅速传导到外部环境中，提高电池的散热效果，保持电池的正常工作温度。
在某些特殊的电池中，铝箔还可以作为电池的集流体。集流体是电池中负责收集和传导电流的部分，铝箔作为集流体材料能够提供良好的导电性能和机械强度，确保电池能够稳定地传递电流并保持正常的工作状态。
铝箔在电池中具有多种用途，包括作为电极材料、隔膜材料、封装材料、散热材料和集流体材料等。铝箔的导电性好、导热性能好、耐腐蚀性能好等优点，使得它成为电池制造中不可或缺的材料之一。随着科技的不断进步，铝箔在电池领域的应用还有望进一步拓展和创新，为电池技术的发展做出更大的贡献。
锂电池复合集流体专题研究
锂电池复合集流体专题研究
第一章复合集流体介绍
电池集流体基本原理
集流体的功能：1.承载性，自身承载正负极活性物质；2.传导性，在充放电过程中，将正负极电流输入给活性物质，也将活性物质产生的电流汇集输出。
一般而言，在锂电池集流体中，正极通常使用铝箔，负极使用铜箔，原因在于：正极电位较高，负极电位较低。铜箔在较高电位时容易被氧化，故主要用于负极集流体，厚度通常为6-12um，目前以6um厚度为主。铝箔在较低电位时腐蚀问题严重，因此主要用于正极集流体，厚度通常为10um-16um，目前以12um厚度为主。
集流体的趋势——轻薄化增效
当下，铝箔厚度通常为10um，更低可达到8um；铜箔厚度通常为6um，更低可达到4.5um；质量占比方面铜箔约占9%，铝箔约占7%；成本占比方面，以动力电池的三元5系为例，铝箔成本占比为1.3%，铜箔成本占比7.8%； 以磷酸铁锂为例，铝箔成本占比1.7%，铜箔成本占比近10%； 集流体轻薄化主要带来：1.降低电池的材料成本；2.通过减薄和减重从而提升电池能量密度，相较8um锂电铜箔，采用6um/4.5um锂电铜箔分别可提升锂电池5%/9%的能量密度。
复合集流体：符合降本增效趋势
由于铜箔需要保持一定机械强度，因此集流体不可能无限减薄，同时集流体减薄将提升加工环节的成本。复合集流体为新的技术路径，通过在高分子材料层材料两侧镀一定厚度的铜层，形成“三明治”型的复合结构，目前复合集流体中采用的高分子层厚度一般约4um，上下两层铜层厚度各1um，合计约6um。中间层选用高分子材料，可选择PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PP(聚丙烯）、PI（聚酰亚胺）。复合集流体通过高分子材料的替代部分金属材料，可显著降低集流体的材料成本和重量。
复合集流体：高安全性——防止刺穿隔膜，减少热失控
复合集流体可有效防止热失控。复合集流体金属层较薄，因铜箔而产生的毛刺尺寸小，并因为高分子材料层作为绝缘材料会发生断路效应，故而刺穿的隔膜的可能性低，因而可有效防止电池自燃。复合集流体含阻燃材料可具备自灭火功能。崔屹教授在其论文中揭示，在高分子材料层加入TPP阻燃材料，在材料燃烧过程中，可减少氧气含量，从而起到自灭火功能，降低热失控发生的概率。
2024年铝锂电池壳市场需求分析
2024年铝锂电池壳市场需求分析
1. 引言
随着电动汽车和可再生能源的快速发展，铝锂电池作为一种轻量、高效的能量储存设备在市场上得到了广泛的应用。本文将对铝锂电池壳的市场需求进行分析，以帮助企业了解市场潜力和发展方向。
2. 铝锂电池壳的市场概况
铝锂电池壳是用于包裹电池芯并保护电池芯的外部壳体，具有轻量、电导率高、耐腐蚀等特点。市场上常见的铝锂电池壳包括单层壳和双层壳，其规格、尺寸和形状各异。
3. 市场需求分析
3.1 电动汽车市场需求
随着环保意识的提高和电动汽车的普及，铝锂电池壳在电动汽车领域的需求不断增加。铝锂电池壳作为电池安全性的重要保障，需要具备较高的安全性、可靠性和耐用性等特点。 3.2 可再生能源储存市场需求
随着可再生能源的快速发展，储能装置的需求不断增加。铝锂电池壳由于其轻量和高效的特性，逐渐成为可再生能源储存装置的首选。市场对铝锂电池壳的需求呈现出快速增长的趋势。
3.3 移动设备市场需求
随着智能手机、平板电脑等移动设备的普及，对电池寿命和性能的需求也在不断提高。铝锂电池壳作为移动设备电池的重要组成部分，需要具备轻量、耐用、安全性高等特点，以满足用户对电池的需求。
3.4 其他领域的市场需求
除了上述三个主要领域，铝锂电池壳在其他领域也有一定的市场需求。例如航空航天领域对电池的要求较高，需要使用轻量、高能量密度的电池，适合使用铝锂电池壳。
4. 市场竞争分析
4.1 主要竞争对手分析
在铝锂电池壳市场中，存在着一些主要的竞争对手。这些对手在产品质量、技术创新、成本控制等方面都有一定的竞争优势。 4.2 市场竞争格局分析
铝锂电池壳市场目前处于快速发展阶段，竞争格局较为复杂。主要竞争因素包括产品质量、价格、提供的附加服务等。企业需要通过不断提高产品质量和技术创新，降低成本来增强市场竞争力。
5. 市场发展趋势分析
5.1 环保需求增加
随着环保概念的逐渐深入人心，对环保产品的需求也在不断增加。铝锂电池壳作为一种轻量、高效的能源储存设备，符合环保要求，在市场上具有良好的发展前景。
锂离子电池涂碳铝箔的作用和应用范围
锂离子电池涂碳铝箔的作用和应用范围
涂碳铝箔是由导电碳为主的复合型浆料与高纯度的电子铝箔，以转移式涂覆工艺制成。利用功能涂层对电池导电基材进行表面处理是一项突破性的技术创新，覆碳铝箔/铜箔就是将分散好的纳米导电石墨和碳包覆粒，均匀、细腻地涂覆在铝箔/铜箔上。 锂离子电池涂碳铝箔能提供极佳的静态导电性能，收集活性物质的微电流，从而可以大幅度降低正/负极材料和集流之间的接触电阻，并能提高两者之间的附着能力，可减少粘结剂的使用量，进而使电池的整体性能产生显著的提升。 一、涂碳铝箔的作用 电动自行车锂电池的价格越高，那么性能方面应该就越强，而性能一般指的就是涂碳铝箔对电容的性能作用，大概分了六种。 1、抑制电池极化，减少热效应，提高倍率性能; 2、降低电池内阻，并明显降低了循环过程的动态内阻增幅; 3、提高一致性，增加电池的循环寿命; 4、提高活性物质与集流体的粘附力，降低极片制造成本; 5、保护集流体不被电解液腐蚀;
6、提高磷酸铁锂电池的高、低温性能，改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能。 二、涂碳铝箔的应用范围 锂离子电池涂碳铝箔的主要应用范围主要有：细颗粒活性物质的功率型锂电池、正极为磷酸亚铁锂、正极为细颗粒的三元/锰酸锂、及用于超级电容器、锂一次电池(锂亚、锂锰、锂铁、扣式等)替代蚀刻铝箔等。 涂碳铝箔对锂电池与电容的综合性能有较可观的提升，但不可作为改变电池某方面性能的主要因素，如电池能量密度、高低温性能、高电压等等。
锂离子动力电池用铝合金箔 标准
锂离子动力电池用铝合金箔 标准
《锂离子动力电池用铝合金箔 标准》
1. 介绍
随着电动汽车、无人机等新型设备的发展，锂离子动力电池的需求日益增长。而铝合金箔作为锂离子动力电池的重要组成部分，其质量和标准对电池性能和安全性至关重要。本文将从深度和广度两方面来探讨锂离子动力电池用铝合金箔的标准。
2. 锂离子动力电池用铝合金箔的标准意义
在锂离子动力电池中，铝合金箔作为电池的集流体，承担着传导电流、释放热量、防止电解质流失等重要功能。标准化的铝合金箔能够保证其质量稳定，从而提高电池的安全性和循环寿命。在我看来，锂离子动力电池用铝合金箔的标准制定对于电动汽车等新型设备的发展至关重要。
3. 锂离子动力电池用铝合金箔的标准内容
根据锂离子动力电池行业的发展需求，目前已经制定了一系列涵盖厚度、抗张强度、表面处理、内部清洁度等方面的标准。在这些标准中，我认为厚度和内部清洁度是最为关键的指标。
4. 厚度标准
铝合金箔的厚度直接影响着电池的整体厚度以及电池的柔韧性。厚度的标准化能够保证电池的生产一致性，从而提高电池的可靠性和安全性。在我的文章中，我将详细解释标准中对于铝合金箔厚度的要求，并探讨其对电池性能的影响。
5. 内部清洁度标准
铝合金箔的表面和内部的杂质会对电池的性能产生重大影响。标准化的内部清洁度要求能够有效减少杂质对电池性能的影响，提高电池的循环寿命。在我的文章中，我将详细分析标准中对于内部清洁度的要求，并探讨其在电池生产中的实际意义。
6. 总结
锂离子动力电池用铝合金箔的标准制定对于电池性能和安全性至关重要。在本文中，我从厚度和内部清洁度两个方面对标准进行了深入探讨，并阐述了其在电池生产中的实际意义。我相信，随着锂离子动力电池行业的不断发展，标准化的铝合金箔将会更好地满足电池生产的需要，推动电池行业的健康发展。7. 铝合金箔在电池生产中的应用
除了作为电池的集流体外，铝合金箔在电池生产中还有其他重要的应用。铝合金箔可以作为电池的隔膜支撑物，增强隔膜的力学性能，提高电池的稳定性和安全性。铝合金箔还可以用于电池的封装材料，通过与电池封装材料的结合，提高电池的密封性和防漏性能。铝合金箔的质量和标准对电池的整体性能有着重要的影响。
锂离子电池集流体功能化改性研究进展
锂离子电池集流体功能化改性研究进展
作者：贾亚峰，尚玉明，王莉，李建军，何向明
来源：《新材料产业》 2016年第7期
文/ 贾亚峰1,2 尚玉明2,3 王 莉2,3 李建军2 何向明2,3
1. 燕山大学
2. 清华大学核能与新能源技术研究院
3. 江苏华东锂电技术研究院
随着时代的发展，锂离子电池在应用市场上不断拓展。人们对电池的大功率充放电、高安全性以及较长使用寿命提出了更高的要求。集流体即锂离子电池中正负极所使用的箔材，自2010年以来，对集流体进行功能化涂层改性成为一种提高电池性能的有效途径。一些制造企业，如德国汉高集团（简称“德国汉高”）、日本昭和电工株式会社（简称“日本昭和电工”）、上海中兴派能能源科技有限公司（简称“上海中兴派能”）等企业开发出了涂炭铝箔，这些功能化改性的集流体在一定程度上改善了电池的性能。不同碳材料形成的功能化集流体对电池性能的提升程度也有所不同，本文将首先对集流体进行介绍，然后并对各种涂层功能化改性集流体的研究发展进行介绍，并进行简要评论。
一、集流体简介
锂离子电池中，集流体指的是电池正极或负极用于附着活性物质的基体金属。一般铝箔作为正极集流体，铜箔作为负极集流体。集流体与活性材料相接触，起到将活性材料产生的电流汇集，对外进行大电流输出的作用。由此可知，集流体和活性材料接触情况的优劣是影响电池充放电性能的重要因素。
锂离子电池正负极示意图见图1所示。电池正极组成：①正极集流体：铝箔；②正极物质：活性物质、导电剂、粘结剂；③正极极耳：铝带。电池负极组成：①负极集流体：铜箔；②负极物质：活性物质、粘结剂；③负极极耳：镍带。事实表明，集流体作为锂离子电池中的重要组成部分，对电池电化学性能的发挥有着重要的作用。
二、应用现状
1. 集流体类别
铝箔主要以轧制的方法制备而成，其分类方法主要是按照杂质种类及含量分类，锂电用铝箔主要有1系、3系和8系铝箔，分别是工业纯铝、铝锰系及铝与其他不常见元素。
高性能复合集流体技术现状及趋势展望
高性能复合集流体技术现状及趋势展望
电池产业的发展，二十年时间，从几百亿市场已经到上万亿大的市场规模，对各种材料的需求提升速度非常快。
从产业发展来讲，2025年达到1500GWh，2030年达到3000GWh以上，整个市场规模目前能够看出来非常明确的趋势。对应这样的需求，对现在正极集流体、负极集流体需求量也非常大。到2025年，从市场来讲，铝箔市场会达到347亿左右，铜箔市场达到1000亿以上。两个加起来，2030年有可能达到接近3000亿左右的市场，总市场量非常大。
从电池发展来讲，电池能量密度在持续改进和提升，从最开始100Wh/kg电池，到现在可以商业化的已经达到350Wh/kg左右。最近消息，宁德时代的凝聚态电池提出来能量密度是500Wh/kg。最新报道，电池能量密度已经可以提升到700Wh/kg。这样更高能量密度对电池的安全性要求越来越高。
从电池热失控过程来讲，如果能够在最早期切断热失控发生和扩展，对于电池的安全性可以提供根本的保障。
复合集流体这样一个新的技术来提供一个主动安全的保障。我们碰到比较多的是机械滥用、电滥用和热滥用，最终可能都体现在电池热失控方面，导致电池燃烧、爆炸问题。同时电池在发展过程里，对成本、对续航里程方面也提出了更高的要求。
复合集流体从结构上来讲，之前大家听到的铜箔、铝箔都是纯金属的箔材，现在的复合集流体可以采用类似于三明治的结构，中间的基体类似于PET，而上下两个面上通过各种制备技术，能够提供微米级的导电层。
从电池特性来讲，并不是说一定要用那么厚的铜箔、铝箔，集流体主要有两个功能：一是能承载活性材料，一是提供导电能力。
从安全性来讲，复合集流体这一超薄的金属层、导电层的结构，在毫秒级时间里能够熔断。因为电池短路和正常使用的电流应该会有十几位到几十位电流的差异，这个差异足以让导电层在毫米时间熔断。
复合集流体具备几个方面优势：
1.高安全性。
2.降成本，尤其对复合铜箔来讲，减少了60%-70%铜的使用。铜的使用跟整体成本相比，相对现在铜箔成本降低20%-30%。 3.高能量密度，现在铝箔主流厚度在12微米左右，如果采用复合铝箔可以轻松把它的厚度降低6-8微米，在体积能量密度上有贡献。
锂离子电容器集流体用穿孔箔的研究进展
锂离子电容器集流体用穿孔箔的研究进展／徐启远等 ・ ２９ ・
目前，日本三井金属、制箔株式会社、金属工业株式会社
等公司正在加大对穿孔箔的研发和生产。中国在２００７年的
８６３计划中也明确提出发展新型储能器件的要求，其中就包
括穿孔箔的研发。但关于穿孔箔的研究公开报道却很少，本
文综述了近年来穿孔箔制备的研究进展，较全面地评价各种
制备工艺的优势和劣势，并对穿孔箔制备工艺的发展趋势进
行展望。
１ 穿孔箔的性能分析
穿孔箔是指具有贯穿正反面通孔的金属箔（铜箔、铝箔
等）。穿孔箔的结构参数不仅影响锂离子电容器预掺锂的性
能，还影响锂离子电容器内电阻及功率密度。代表穿孔箔性
能的参数主要有孔径、孑Ｌ隙率等。
１．１ 孔径 穿孔箔的孔径是评价穿孔箔性能的重要指标，因为穿孔
箔孔径对电极活性物质的填充有很大的影响。孔径太大，电
极活性物质堆集严重，通常电极活性材料的导电性较差，从
而使电极内阻增大，电极活性材料利用率降低，影响整个器
件的电化学性能；孔径太小，电极活性物质不易填充，仅集中
在电极表面，不能充分利用穿孔箔的优势Ｉ】 。此外，穿孔箔
孔径尺寸还影响电极活性材料与集流体的粘接性。电极活 性材料的平均粒径为１～１Ｏ ｍ，溶解于有机溶剂或水中制备
为浆料，浆料的粘度基本上为０．１～１Ｏ Ｐａ・ｓ，如果使用模具
进行涂覆时，所用浆料的粘度一般为０．２～０．５ Ｐａ・ｓ。因
此，当穿孔箔的孔径较大时，浆料容易漏掉。研究表明，当穿
孔箔的直径小于１００ ｍ时，穿孔箔能提高电极汇集电流的
能力，即功率密度，此外，还能提高器件的能量密度和内电 阻，但是此时的穿孔箔孔径尺寸对内电阻的影响很小，甚至
可以忽略。但是为了能够顺利地掺杂锂离子，并使电解液顺 利地扩散，穿孔箔的孔径尺寸优选大于０．５ ｍ［ ］。
１．２孔隙率 对于锂离子电容器，体积、质量越小越好，能量密度、功
率密度越高越好。一般情况下，集流体容纳的电极活性材料
干货学习,锂电池正负极集流体
干货学习！锂电池正负极集流体
众所周知组成锂离子电池的四大主要部分是正极材料、负极材料、隔离膜和电解液。但是，除了主要的四大部分外，用来存放正负极材料的集流体也是锂电池的重要组成部分。今天我们就来聊聊锂电池正负极集流体材料。
一.集流体基本信息
对于锂离子电池来说，通常使用的正极集流体是铝箔，负极集流体是铜箔，为了保证集流体在电池内部稳定性，二者纯度都要求在98%以上。随着锂电技术的不断发展，无论是用于数码产品的锂电池还是电动汽车的电池，我们都希望电池的能量密度尽量高，电池的重量越来越轻，而在集流体这块最主要就是降低集流体的厚度和重量，从直观上来减少电池的体积和重量。
1
锂电用铜铝箔厚度要求
随着近些年锂电迅猛发展，锂电池用集流体发展也很快。正极铝箔由前几年的16um降低到14um，再到12um，现在已经不少电池生产厂家已经量产使用10um的铝箔，甚至用到8um。而负极用铜箔，由于本身铜箔柔韧性较好，其厚度由之前12um降低到10um，再到8um，到目前有很大部分电池厂家量产用6um，以及部分厂家正在开发的5um/4um都是有可能使用的。由于锂电池对于使用的铜铝箔纯度要求高，材料的密度基本在同一水平，随着开发厚度的降低，其面密度也相应降低，电池的重量自然也是越来越小，符合我们对于锂电池的需求。
2
锂电用铜铝箔表面粗糙度要求
对于集流体，除了其厚度重量对锂电池有影响外，集流体表面性能对电池的生产及性能也有较大的影响。尤其是负极集流体，由于制备技术的缺陷，市场上的铜箔以单面毛、双面毛、双面粗化品种为主。这种两面结构不对称导致负极两面涂层接触电阻不对称，进而使两面负极容量不能均匀释放;同时，两面不对称也引发负极涂层粘结强度不一致，是的两面负极涂层充放电循环寿命严重失衡，进而加快电池容量的衰减。
同理，正极铝箔也尽量向双面对称结构发展，但是目前受到铝箔制备工艺的影响，主要还是用单面光铝箔。由于铝箔基本都是由厚度较大的铝锭轧制而成，在轧制过程中需要控制铝锭与轧辊的接触，所以一般都会对铝箔表面进行添加润滑剂，来保护铝锭和轧辊，而表面的润滑剂对电池极片有一定的影响，因此，对铝箔来说，表面除润滑剂也是关键因素。
涂碳铝箔对磷酸铁锂电池性能影响研究
涂碳铝箔对磷酸铁锂电池性能影响研究
邓龙征;吴锋;高旭光;谢海明;杨智伟
【摘 要】本文研究了使用涂碳铝箔作为正极集流体磷酸铁锂电池的性能.研究对比了使用普通铝箔和涂层铝箔的10 Ah软包磷酸铁锂电池的主要性能.研究表明:使用涂层铝箔不但可以提高磷酸铁锂材料的粘结性,而且使用导电涂层可以有效降低正极材料和集流体的接触内阻,从而减小电池内阻,提高电池倍率性能.与使用普通铝箔作为集流体相比,通过使用涂碳铝箔可以使得电池的内阻降低65％左右,但是,磷酸铁锂正极材料的克容量却偏低约5～10 mAh·g-1,首次效率也偏低4％左右;在快速放电15C倍率下,使用涂碳铝箔的电芯比使用普通铝箔容量提高约15％左右,10C放电倍率下,平台增加0.3～0.4 V;使用涂碳铝箔电芯的常温自放电率较高,但容量恢复率也较高;550周循环下,使用涂碳铝箔可以使得电池的循环性能提高约1％.而在电池低温性能方面,使用涂碳铝箔对低温性能并无改善.
【期刊名称】《无机化学学报》
【年(卷),期】2014(030)004
【总页数】9页(P770-778)
【关键词】磷酸铁锂电池;涂碳铝箔;集流体;倍率性能;循环性能
【作 者】邓龙征;吴锋;高旭光;谢海明;杨智伟
【作者单位】北京理工大学化学工程与环境学院,北京市环境科学与工程重点实验室,北京 100081;北京理工大学化学工程与环境学院,北京市环境科学与工程重点实验室,北京 100081;东北师范大学化学学院动力电池国家地方联合实验室,长春130024;东北师范大学化学学院动力电池国家地方联合实验室,长春130024;立凯亚以士能源科技(上海)有限公司,上海200233
【正文语种】中 文
【中图分类】TD865
锂离子电池由于工作电压高、能量密度大、自放电率小、稳定环保等方面的优势，早已成为目前数码产品的理想电源[1-3]。随着人们节能环保和绿色经济的呼声不断提高，锂离子电池未来将在汽车动力电池和大型储能电池方面扮演着重要角色。因此，锂离子电池正向更高效、价廉、安全、环保的方向改进和发展。目前的普遍看法是，发展大型锂离子电池，着重考虑价格和安全性，因为LiFePO4无毒、对环境友好、原材料来源丰富，而且价格低廉、比能量高和热稳定性好，是最理想的材料，将成为最具潜力的新一代锂离子电池用正极材料[4-6]。但是因为LiFePO4材料本身电子和离子电导率低，质量密度和振实密度小等缺陷，造成其在电池制备过程中难点很多，主要表现在[7-9]：(1)因其比表面积大，造成制浆时分散困难，容易出现颗粒；(2)极片粘接性差，易掉料，且极片容易吸水；(3)导电性差，造成其容量发挥困难，倍率性能差；(4)密度小，造成电池体积容量差；(5)需要开发专门的电解液，改善其低温性能和导电性能。这都直观问题都在一定程度上阻碍了LiFePO4电池的大规模应用，而要获得性能优良的LiFePO4电池，就要对其电池制备工艺展开深入研究，才可能有效解决LiFePO4电池的以上的缺陷，推进其商业化应用。