鉅大LARGE | 點擊量:610次 | 2019年02月21日
打孔銅箔動力電池的實際應(yīng)用
客觀來看,未來打孔銅箔在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用機會主要集中在摻硅碳的高倍率高比能量動力電池和全固態(tài)鋰電池上。
有人說,不少動力電池企業(yè)連6μm鋰電銅箔都用不好,打孔銅箔的市場化應(yīng)用還太遠(yuǎn);也有人說,打孔銅箔是未來動力電池負(fù)極集流體應(yīng)用的趨勢,能夠配合高能量密度的動力電池克服一些難題。
那么,打孔銅箔動力電池應(yīng)用前景到底如何?
目前打孔銅箔在國內(nèi)動力電池領(lǐng)域尚未實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用,但以諾德股份為首的銅箔巨頭已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn),并開始對部分客戶進行送樣測試。
諾德股份副總裁陳郁弼透露:“目前箔材越來越輕量化,鋰電銅箔的材料厚度已經(jīng)從9um、8um走到6um。再往下走,5um、4um的性價比已經(jīng)不適合。要實現(xiàn)倍率的增加,充放電循環(huán)、連接性更優(yōu)等方面的提升,鋰電銅箔下面要走的路線就是打孔?!?br/>
需要正視的是,打孔銅箔對現(xiàn)在的動力電池企業(yè)來說,并不是必需品。目前動力電池企業(yè)依然使用的是NCM622或523體系的材料,并沒有導(dǎo)入打孔銅箔的需要,否則只是徒增成本,與“降本增效”的目的背道而馳。
客觀來看,未來打孔銅箔在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用機會主要集中在摻硅碳的高倍率高比能量動力電池和全固態(tài)鋰電池上。
以硅碳系動力電池為例,目前諸多動力電池企業(yè)難以大規(guī)模量產(chǎn)這款電池的主要原因是,硅碳負(fù)極首效較人造石墨低(硅碳負(fù)極首效在80%左右,石墨負(fù)極首效達90%以上),造成預(yù)嵌鋰難度高,電池容量快速衰減。
為了解決上述問題,有的企業(yè)選擇從補鋰設(shè)備著手,向負(fù)極極片直接噴涂金屬鋰粉,正在研發(fā)中;也有不少企業(yè)將希望寄托于集流體材料,打孔銅箔就是其中的一款材料。
一位長期致力于打孔銅箔鋁箔研究的業(yè)內(nèi)人士就向高工鋰電技術(shù)與應(yīng)用表示,打孔銅箔能夠助力動力電池企業(yè)解決上述問題。打孔銅箔在硅碳系動力電池中的應(yīng)用能夠解決三個技術(shù)難點:
一是硅碳負(fù)極多次循環(huán)后的剝離問題。硅碳負(fù)極在充放電過程具有膨脹收縮效應(yīng),多次充放電之后,涂層材料與箔材之間的剝離現(xiàn)象加劇,內(nèi)阻急劇增大,從而影響壽命。采用多孔集流體,通過孔隙間的材料,在正負(fù)極極片涂層正反兩面材料形成“工”字型咬合狀態(tài),極片脫落的概率可大幅度降低,利于動力電池循環(huán)壽命的增加。
二是硅碳負(fù)極預(yù)嵌鋰難題。預(yù)嵌鋰主要實現(xiàn)兩個目的,為了補償最初SEI所消耗的鋰源或者降低負(fù)極電位。但硅碳負(fù)極首效低卻導(dǎo)致鋰離子從正極運動到負(fù)極時,過量減少,而打孔銅箔可以克服預(yù)嵌鋰的均勻性、效率等問題。
三是離子傳輸通道問題。高倍率動力電池的開發(fā),導(dǎo)電性問題早已通過材料本身、電芯設(shè)計、新型導(dǎo)電劑方面予以解決,但離子傳輸效率提高更加困難,有貫通空隙的集流體在這方面能夠提供一些助力。
在陳郁弼看來,目前在鋰電銅箔兩側(cè)進行負(fù)極材料涂布時,出現(xiàn)涂布厚度不一致問題,這就導(dǎo)致電池的活性物質(zhì),即鋰離子利用效率下降,最終引起電池電容量下降。為了平衡能量密度與安全性之間的關(guān)系,動力電池企業(yè)銅箔材進行打孔處理正是其中的一項解決方案。
正因為打孔銅箔對硅碳系動力電池性能有上述改善空間,這也成為電池企業(yè)對其保持較為開放態(tài)度的根本原因。
一位知情人士透露:“現(xiàn)在動力電池企業(yè)也是處于‘摸著石頭過河’的階段,對打孔銅箔有基礎(chǔ)性的了解,但具體孔隙率要達到什么標(biāo)準(zhǔn)才能既不斷箔又能切實提升動力電池性能,還在測試當(dāng)中。”
所以,打孔銅箔未來的命運如何要看動力電池企業(yè)應(yīng)用后的最終效果。
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