发布时间：2021-08-30点击：2537
在锂离子电池中 ，，，，，， ，正负极活性材料通过涂布到基材上 ，，，，，， ，做成极片 ，，，，，， ，之后通过卷绕或者叠片的方式组成电芯。。。。。。。。这里面所用到的基材主要有铜箔和铝箔 ，，，，，， ，目前的锂电池正极为铝箔 ，，，，，， ，负极为铜箔 ，，，，，， ，这是因为在电位较高的正极 ，，，，，， ，铜容易被氧化 ，，，，，， ，同时铝箔的表面有一层致密的氧化层 ，，，，，， ，在高电位下对内部的铝具有保�；；；；；ぷ饔�。。。。。。。。本文主要聊聊负极常用的铜箔。。。。。。。。
铜具有较高的机械强度和优异的导电性能 ，，，，，， ，在地壳中的含量约为0.01% ，，，，，， ，在自然界中多以铜矿石的形式存在。。。。。。。。铜箔根据其制造方式的不同 ，，，，，， ，可以分为电解铜和压延铜 ，，，，，， ，压延铜的延展性很好 ，，，，，， ，生产具有较高的技术难度 ，，，，，， ，其制备所需工序较多 ，，，，，， ，成本较高 ，，，，，， ，国内较少企业采用此法来生产 ，，，，，， ，国际上做的较好的公司有美国的Olin brass, 日本日矿等公司。。。。。。。。
目前电芯厂所用的铜箔多为电解法生产。。。。。。。。1922年 ，，，，，， ，Edison发明了连续电解铜箔的方法 ，，，，，， ，并申请*** ，，，，，， ，利用不断旋转浸没在硫酸铜电解液中的金属辊作为阴极 ，，，，，， ，不溶性金属作为阳极 ，，，，，， ，此法的诞生标志着电解铜产业的起步。。。。。。。。1937年 ，，，，，， ，美国的Anaconde铜厂将Edison的***用于生产实践 ，，，，，， ，成功生产出电解铜箔。。。。。。。。纵观电解铜箔的发展史 ，，，，，， ，可以发现其始终跟随着印刷电路板的趋势 ，，，，，， ，随着锂离子电池在消费电子产品的大规模应用 ，，，，，， ，电解铜箔被带入了一个崭新的领域 ，，，，，， ，作为负极的集流体 ，，，，，， ，其良好的导电性 ，，，，，， ，耐碾压和低成本的特性 ，，，，，， ，使其被迅速大规模的推广应用。。。。。。。。现在随着新能源汽车 ，，，，，， ，5G和储能的大规模推广应用 ，，，，，， ，电解铜箔的需求量呈现出一个新的爆发。。。。。。。。
电芯的设计者为了在保证安全 ，，，，，， ，循环等性能的前提下 ，，，，，， ，要尽可能多的提升电芯的体积能量密度 ，，，，，， ，在有限的电芯壳子中 ，，，，，， ，装入更多的活性材料 ，，，，，， ，我想作为负极的集流体铜箔 ，，，，，， ，未来可能会朝着以下几个方向发展：
1 极薄铜箔：这个趋势现在已经很明显 ，，，，，， ，从8um降低到6um ，，，，，， ，再到现在部分厂家小批量在导入的4.5um ，，，，，， ，也许未来还有4um以下的铜箔推向量产。。。。。。。。这个作用也很明显 ，，，，，， ，就是尽可能的提升电芯的体积和质量能量密度 ，，，，，， ，但这对铜箔的制造和电芯的涂布控制 ，，，，，， ，都提出了更高的要求 ，，，，，， ，毕竟越薄的铜箔 ，，，，，， ，其在涂布过程断带的风险也越高。。。。。。。。
2 打孔铜箔：即通过化学腐蚀的方法 ，，，，，， ，在铜箔的表面造出微孔 ，，，，，， ，降低基材的重量 ，，，，，， ，提升电芯的质量能量密度 ，，，，，， ，需要对孔径的控制 ，，，，，， ，刻蚀剂的种类进行优化 ，，，，，， ，一是要防止孔径过大 ，，，，，， ，单面涂布浆料难以保持 ，，，，，， ，二是要评估残留刻蚀剂对电芯性能的影响 ，，，，，， ，如循环 ，，，，，， ，产气等。。。。。。。。
3 喷涂铜箔：这相当于在塑料基材上 ，，，，，， ，双面镀铜 ，，，，，， ，这样在既保留了集流体电子导电这块的功能 ，，，，，， ，同时也降低了基材的重量 ，，，，，， ，提升电芯的质量能量密度 ，，，，，， ，但在制造过程中 ，，，，，， ，可能会面临冷压 ，，，，，， ，极耳焊接等工序的工艺的挑战。。。。。。。。
随着新能源汽车渗透率的不断提升 ，，，，，， ，现有铜箔的产能也愈发不足 ，，，，，， ，供需存在一定的缺口 ，，，，，， ，预计未来铜箔行业会逐步的扩产 ，，，，，， ，来满足动力电芯的市场需求。。。。。。。。
电解铜箔的制备主要分为溶铜 ，，，，，， ，生箔和表面处理三步。。。。。。。。溶铜过程即在溶铜槽中 ，，，，，， ，将铜料和硫酸混合 ，，，，，， ，反应生成硫酸铜溶液 ，，，，，， ，化学反应式如下：
Cu+O2→CuO
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O
溶铜工序需要注意管控环境中的粉尘 ，，，，，， ，原料液中的异物 ，，，，，， ，防止后续沾在铜箔表面 ，，，，，， ，产生凹凸点 ，，，，，， ，这种情况可能会在涂布时候 ，，，，，， ，挂到模头 ，，，，，， ，产生断带。。。。。。。。所以在此步骤要增加过滤工序 ，，，，，， ，彻底将溶液中的杂质过滤掉。。。。。。。。
将溶解铜工序得到的CuSO4溶液作为电解液 ，，，，，， ，利用大直径的钛辊作为阴极 ，，，，，， ，弧形的铅合金板作为阳极 ，，，，，， ，控制电化学工艺参数 ，，，，，， ，溶液中的铜离子就会在阴极析出 ，，，，，， ，形成连续的铜层。。。。。。。。通过阴极辊的连续转动 ，，，，，， ，沉积的铜箔会不断的剥离成卷 ，，，，，， ，得到生箔 ，，，，，， ，示意如下图：
铜箔有毛面和光面之分 ，，，，，， ，同阴极辊接触的光面 ，，，，，， ，而与电解液直接接触的是毛面 ，，，，，， ，其SEM图如下：
由于铜容易发生氧化 ，，，，，， ，得到生箔后 ，，，，，， ，还需要进行粗化 ，，，，，， ，镀阻挡层和抗氧化层 ，，，，，， ，以便于存储运输。。。。。。。。具体的过程示意图如下：
由于不同厂家电芯的型号 ，，，，，， ，生产工艺的差异 ，，，，，， ，如卷绕 ，，，，，， ，叠片等差异 ，，，，，， ，对于基材铜铝箔来说 ，，，，，， ，一个宽度很难为不同厂家所通用 ，，，，，， ，所以需要在分切工序 ，，，，，， ，分切成企业所需要的特定宽度。。。。。。。。
来源：电池方舟
