什么是鋰電池銅箔？

• 鋰電池銅箔是一種厚度極薄的銅質(zhì)薄片，通常由純銅制成，其純度要求較高，一般在 99.8% 以上。
• 從微觀結(jié)構(gòu)來看，銅箔由許多微小的銅晶粒組成，這些晶粒在軋制或電解沉積過程中形成特定的取向和織構(gòu)，影響銅箔的力學(xué)性能和電學(xué)性能。

  

在鋰電池中的作用：

• 集流作用：在鋰電池充放電過程中，銅箔作為負(fù)極的集流體，能夠收集和傳輸負(fù)極產(chǎn)生的電子，使電子能夠順利地在電池內(nèi)部流動，從而形成完整的電流回路。
• 支撐作用：為負(fù)極活性物質(zhì)提供物理支撐，保證負(fù)極材料在電池充放電循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，防止活性物質(zhì)脫落，從而維持電池的性能和壽命。

電池級銅箔有哪些要求呢？

物理性能要求

• 厚度及厚度均勻性：隨著鋰電池向高能量密度發(fā)展，銅箔趨于輕薄化，目前常見的有 6μm、4.5μm、4μm 等厚度，更薄的銅箔如 3.5μm 也在研發(fā)驗(yàn)證中。同時，需保證厚度均勻性，厚度偏差一般要求控制在較小范圍內(nèi)，否則會導(dǎo)致電池性能不均勻，影響電池一致性和可靠性。
• 表面粗糙度：合適的表面粗糙度對負(fù)極活性物質(zhì)的附著和涂布效果至關(guān)重要。表面粗糙度過大，會使活性物質(zhì)涂布不均勻，增加電池內(nèi)阻；過小則可能導(dǎo)致附著性不佳。一般動力電池用銅箔的粗糙度 Rz 值要求不超過 2 微米。
• 尺寸精度：銅箔的尺寸精度要高，包括長度、寬度和厚度等方面，以確保在電池生產(chǎn)過程中能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行加工和組裝，避免出現(xiàn)位置不準(zhǔn)確、配合不良等問題，影響電池的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

力學(xué)性能要求

• 高抗拉強(qiáng)度：電池企業(yè)對鋰電銅箔的抗拉強(qiáng)度要求日益提高，普抗（300-400MPa）雖仍是主流但比重逐漸降低，中抗（400-500MPa）、高抗（500-600MPa）和超高抗（＞600MPa）銅箔需求快速提升。高抗拉強(qiáng)度可提高電池生產(chǎn)中的涂布碾壓效率，避免斷帶現(xiàn)象。
• 高延伸率：延伸率的重要性也日益凸顯，高延鋰電銅箔產(chǎn)品的需求比重在快速提升，超高延鋰電銅箔產(chǎn)品的需求也已出現(xiàn)。以中抗銅箔為例，優(yōu)異的 5μm、6μm、8μm 鋰電銅箔的延伸率要維持在 6%、10%、15% 以上，高延伸率可增強(qiáng)極片的壓實(shí)密度并降低電極片的厚度，更好地抑制電池循環(huán)過程中活性材料的變形，從而提高電池的耐久性和使用壽命。.

電學(xué)性能要求

• 低電阻率：作為負(fù)極集流體，銅箔需具有良好的導(dǎo)電性能以減少電池內(nèi)部的能量損失，降低電池內(nèi)阻，提高電池的充放電效率和功率性能，進(jìn)而改善電池的整體性能，延長電池使用壽命。

化學(xué)性能要求

• 高純度：一般要求銅含量在 99.8% 以上，雜質(zhì)含量低，以保證其優(yōu)異的電學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，避免雜質(zhì)對電池性能產(chǎn)生不利影響，防止在電池充放電過程中因雜質(zhì)的存在而引發(fā)副反應(yīng)，影響電池的容量、壽命和安全性。
• 良好的耐腐蝕性：在電池的使用環(huán)境中，銅箔需要具備一定的耐腐蝕性，以防止其被電解液等物質(zhì)腐蝕，從而保證電池的性能和壽命。

外觀質(zhì)量要求

• 表面質(zhì)量：應(yīng)避免出現(xiàn)表面粗糙、顆粒、色差、劃痕、凹凸點(diǎn)等缺陷，這些問題可能會對電解銅箔的外觀和使用性能產(chǎn)生不良影響，如導(dǎo)致涂布工序斷帶、導(dǎo)電性不一致等問題，進(jìn)而影響鋰離子電池的內(nèi)阻和性能。
• 外觀花紋和色差：需控制電流值穩(wěn)定、防氧化液濃度合格、水洗噴嘴暢通、設(shè)備輥表面清潔，并培養(yǎng)員工正確操作習(xí)慣，以解決外觀花紋和色差問題。

  生產(chǎn)工藝

• 電解法：將硫酸銅溶液作為電解液，以銅作為陽極，不銹鋼輥?zhàn)鳛殛帢O，在直流電的作用下，銅離子在陰極表面還原析出形成銅箔。該方法生產(chǎn)的銅箔具有純度高、結(jié)晶細(xì)致、機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn)，但生產(chǎn)過程中對電解液的成分、溫度、電流密度等工藝參數(shù)控制要求較高。

  軋制法：通過將銅錠經(jīng)過多次軋制加工，使其逐漸變薄形成銅箔。軋制法生產(chǎn)的銅箔具有較高的強(qiáng)度和硬度，但生產(chǎn)效率相對較低，且產(chǎn)品的厚度均勻性較難控制，一般適用于生產(chǎn)較厚的銅箔或?qū)?qiáng)度要求較高的特殊用途銅箔。

• 發(fā)展趨勢

• 輕薄化：隨著鋰電池向高能量密度方向發(fā)展，對銅箔的輕薄化要求越來越高。
• 復(fù)合化：采用有機(jī)薄膜作為載體，利用濺鍍法等工藝制備的復(fù)合銅箔，兼?zhèn)渚酆衔飪?yōu)良的塑性和銅的導(dǎo)電性，能夠減輕銅箔的整體重量，減少銅原料的用量，同時提高電池的安全性，是未來鋰電銅箔的一個重要發(fā)展方向。
• 高性能化：研發(fā)高抗拉強(qiáng)度、高延伸率、高導(dǎo)電性等高性能的鋰電銅箔，以滿足新能源汽車、大功率儲能等領(lǐng)域?qū)︿囯姵馗吖β?、長壽命、高安全性的要求。
• 綠色環(huán)?；涸诃h(huán)保政策日益嚴(yán)格的背景下，開發(fā)更加環(huán)保的生產(chǎn)工藝和表面處理技術(shù)，降低銅箔生產(chǎn)過程中的污染物排放，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。