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锂离子电池负极铜箔技术全解析

2025-06-30 11:00
锂电解码
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大家好!我是不言,这是我的第150篇原创文章。

今天来聊一聊锂离子电池的负极铜箔。

铜箔作为锂离子电池负极集流体的核心材料,其性能直接影响电池的能量密度与安全性。本文从生产工艺、厚度分级到性能指标,系统解析铜箔的选型逻辑,并探讨复合铜箔等新兴技术的应用趋势。

1. 铜箔的分类

1.按生产工艺分类

电解铜箔(ED铜箔) :

占比90%以上,成本低、工艺成熟。

国内代表企业:诺德股份(6μm以下极薄铜箔)、嘉元科技、中一科技、德福科技。

国际企业:日本三井金属(3-5μm铜箔)。

压延铜箔(RA铜箔) :

延展性更好,但技术门槛高、价格昂贵。

主要厂商:日本Nippon Mining、福田金属、美国Olin Brass等。

国内尚无大型生产商。

2.按厚度分类(IPC标准):

极薄铜箔:≤6μm(如4.5μm、6μm)

超薄铜箔:6-12μm

薄铜箔:12-18μm

主流产品:6μm(58%市场份额),4.5μm(渗透率提升至6%)。

3.性能等级(IPC标准):

包括标准箔(STD-E)、高延箔(HD-E)、高温高延箔(THE-E)等六类,按抗拉强度、延伸率等指标分级。

2. 选择铜箔的核心原因

1.电化学稳定性

铜在负极电位(约0.1V vs. Li/Li)下不易发生嵌锂反应,而铝箔在低电位会形成锂铝合金导致失效。

铜箔表面氧化层较疏松,不影响导电性;铝箔氧化层致密但高电位下易腐蚀。

2.导电性与机械性能

铜导电性(5.96×10 S/m)优于铝(3.5×10 S/m),降低内阻。

铜箔延展性(延伸率≥5%)和抗拉强度(≥300MPa)满足涂布、分切、卷绕工艺要求,避免极片断裂。

3.工艺兼容性

电解铜箔表面粗糙度(Rz≤2.5μm)利于活性物质附着,减少涂布脱落。

复合铜箔(如PET/铜箔)虽可减重65%,但量产仍以传统电解铜箔为主(工艺更成熟)。

4.安全性

铜箔溶解电位为3.35-3.40V,电池过放(<2.5V)时可能溶解,需通过电池管理系统(BMS)控制放电截止电压(≥2.5V)预防。

3. 特殊铜箔的应用趋势

复合铜箔(如PET铜箔):

结构:4-6μm高分子基膜(PET/PP)+两侧1μm铜层。

优势:重量减轻50-80%,提升能量密度5-10%;穿刺时产生“点断路”效应,提升安全性。

挑战:设备成本高、良率待提升(如东威科技水电镀设备)。

4. 总结

锂离子电池选用铜箔因兼顾电化学稳定性、导电性、机械强度及工艺兼容性。主流牌号为6μm电解铜箔(如诺德股份NT6、嘉元科技JY6),超薄化(4.5μm)及复合铜箔是未来方向。选型时需结合电池设计(如能量密度、安全性)和成本综合考量。

以上内容均为本人日常工作,交流,阅读文献所得,由于本人能力有限,文中阐述观点难免会有疏漏,欢迎业内同仁积极交流,共同进步!

参考资料(锂电解码资料库可下载):

1.行业报告:复合铜箔:复合之光,熠熠生辉,信达证券

2.缺陷电池的失效机理、建模与 故障诊断,潘岳

3.ATL项目工程部项目手册

       原文标题 : 锂离子电池负极铜箔技术全解析

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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