发布时间：2021-08-30点击：2555
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�；；；；；；；；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
