
我们做锂电池的都知道,正极涂布用铝箔,负极涂布用铜箔,似乎这是不成文的规定。但为什么正极就非得用铝箔,难道铜箔、不锈钢箔或者其它箔材就不行吗?
首先,铝箔和铜箔都具有很好的导电性(Al的电导率为369000 S/cm, Cu的电导率为584000 S/cm),并且质地软,价格相对便宜,同时它们在地壳中的含量丰富。
正极
Al箔作为正极集流体,是因为正极的电位较高,而恰好Al的氧化电位较高,5V以上依然能保持电化学稳定,且嵌锂容量更少,而Cu在3.5V以上时会被氧化。
负极
选择Cu作为负极集流体,因为Cu原子半径(0.128 nm)比Al原子半径(0.143nm)小,因此Li离子(0.076 nm)更容易嵌入Al原子晶格中,在低电位下(约0.3V)形成LiAl合金,导致铝箔破裂,因此负极不得不用价格相对更高的Cu作为集流体。
另外,并不是所有的电池都是正极用Al箔,负极用Cu箔。对于钛酸锂电池,负极也使用Al箔作为集流体,因为钛酸锂的嵌锂电位较高(约1.5V),不会发生LiAl合金化,所以用Al箔作为钛酸锂电池负极的集流体,不仅不会对电池造成负面影响,还能降低成本。
目前用于涂布的铝箔厚度一般10-20 μm,铜箔厚度在6-8 μm。集流体越薄,可以减少电池的重量,但是集流体越薄,加工难度就越大,反而增加了成本,并且极片容易破裂。
