鉅大LARGE | 點擊量:1808次 | 2012年03月05日
由日企發(fā)展銅箔看鋰電池制造中的銅箔技術(shù)
據(jù)日本媒體報道,日本銅箔制造商在鋰離子電池生產(chǎn)中加快布局,使其向電動車用鋰電池和智能手機用鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域擴張。
銅箔是生產(chǎn)鋰離子電池的關(guān)鍵材料之一,其品質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到電池工藝和性能,最初,銅箔僅僅應(yīng)用于PCB板的制作上,并且分為壓延法生產(chǎn)與電解法生產(chǎn)兩種抽取工藝,因前者存在工序長、成本高、一致性差的缺陷,全球目前以電解銅箔為比較一致的制取方法。
索尼鋰電池產(chǎn)業(yè)化開啟了鋰電池應(yīng)用的新時代,根據(jù)鋰離子電池工作原理,石墨等負極材料需涂布在導(dǎo)電集流體上,銅箔由于具有導(dǎo)電性好、質(zhì)地柔軟、自然資源多而成為鋰電池負極集流體首選材料。因此,銅箔在鋰離子電池內(nèi)既充當(dāng)負極活性材料的載體,又充當(dāng)負極電子收集與傳導(dǎo)體。
鋰離子電池類型不同,其生產(chǎn)過程也存在不同方法和生產(chǎn)體系。一般來說,方形鋰電池負極多采用水性體系生產(chǎn),而圓柱形鋰電池負極多采用有機體系。針對不同的需求,用于鋰電池的銅箔種類主要有高延伸率型、單面毛型、雙面毛型、雙面光型、雙面粗化型。在電解銅箔的制造中,其抗拉強度、延伸性、表面粗糙度、厚度均勻性、外觀質(zhì)量五個方面的質(zhì)量對于鋰電池負極材料制造和鋰電池性能都會造成直接影響。
1、表面粗糙大的電解銅箔與石墨等負極活性物質(zhì)的接觸性差,易產(chǎn)生涂布活性物質(zhì)的脫落,直接影響電池壽命。
2、當(dāng)銅箔抗拉強度較高時,銅箔較硬,在將含有石墨活性物質(zhì)的負極進行軋輥的過程中,銅箔無足夠變形以適應(yīng)活性物質(zhì)表面特性,兩者的接觸性能變差;相反,抗拉強度較低時易使電極尺寸穩(wěn)定性和平整性變差,易產(chǎn)生銅箔斷裂。這些將導(dǎo)致負極材料成品率下降,影響電池容量、內(nèi)阻及壽命。
3、高性能鋰電池的銅箔必須有足夠的延伸率,如果延伸率低,在軋輥工序中銅箔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,出現(xiàn)分裂,影響電池容量等。
4、用于鋰電池的銅箔外觀必須潔凈、平整,不允許有任何條紋、表面凹陷、斑點和機械拉傷,否則容易導(dǎo)致銅箔附著力下降,涂布出現(xiàn)漏箔點,兩面涂布量不等。
5、厚度均勻性對負極活性物質(zhì)涂布量有直接影響。
在處理上述技術(shù)工藝的同時,也應(yīng)注重銅箔制作中銅材料的選擇,一般來說要注意四個方面:附著性、抗氧化能力、耐折性、耐腐蝕性。
日本是目前全球最先進的銅箔制造大國,三井金屬公司在2003年就開發(fā)出了耐高溫的無鹵素樹脂銅箔,JX日礦日石公司在大地震中受到重創(chuàng),仍然在去年末率先將鋰離子電池用銅箔應(yīng)用到了車載動力鋰電池上。