铝箔在动力锂电池中应用

发表于 2019-06-13 10:56:03 收藏 已收藏
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铝箔在动力锂电池中应用

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铝箔在动力锂电池中应用

锂离子电池作为新一代绿色高能可充电电池,具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点,在近10年来取得了飞速发展,并以其卓越的高性价比优势在全球各国的笔记本电脑、移动电话、摄录机、武器装备等移动电子终端设备领域占据了主导地位,被认为是21世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技术产业。

2002年全球锂离子电池销量达到86亿块,同比增长51%,销售额达到28.18亿美元,同比增长18%,主要成长驱动力来自于手机市场,其用量占全部销量的6成;2003年全球销量达到12.55亿块,同比增长45%,但总体价格下降了16%,销售额达到36.34亿美元,同比增长29%;2005年销量达到17.1亿块;2006年保守估计达到了25亿块;预计2010年全球销量超过30亿块,其中动力电池和聚合物电池将成为新的增长点。

锂离子电池的迅猛发展带动了相关产业的发展。铜箔是制造锂离子电池负极集流体的关键材料,其品质的好坏直接影响到锂离子电池的制作工艺、性能和生产成本。开展高性能、高附加值锂离子电池用铜箔的研究对铜箔工业、电子、通讯、能源、交通、航天、军事等产业的发展有重大意义。

在中国“十二五”规划中新能源汽车是七大新兴产业之一,已成为国家振兴经济和转变产业结构的重要突破口。新能源汽车的发展是低碳经济重要组成部分,对缓解能源供需矛盾、改善环境、促进经济可持续发展有着重要的推动作用。

新能源汽车是最能反映一个国家科技发展水平、自主创新能力和国际竞争力的产业之一,推进我国交通能源转型,通过能源多元化、动力电气化、排放清洁化,实现我国从汽车生产大国到汽车技术强国的转变。在我国出台的《汽车与新能源汽车产业发展规划》(2011年~2020年)草案中规定,中央财政将投入上千亿元支持节能与新能源汽车核心技术的研发和推广,使我国成为全球最大的新能源汽车生产国,使中国在新能源汽车生产技术方面与发达国家的并驾齐驱或处于领先水平,中国已将电动汽车作为新能源汽车发展中的重中之重,是发展新能源汽车的主攻方向。电动车的电力源是电池,电力电池是由阳极、阴极和电解液组成的移动能量源。充电时离子从正极流出,通过电解液流到负极,工作或放电时正极和负极发生相反的电化学反应,产生的电压降驱动外加负载,使汽车运转。

电动汽车用的动力电池为锂电池:正极片为涂在铝箔上的磷酸铁锂(氧化钴锂LiCoO2,或氧化锰锂LiMn2O4或三元化合物Li(NiCo)O2),但以磷酸铁锂最佳。负极为涂有石墨或钛酸锂等的铜箔。正负极箔片之间有隔膜,共同卷绕。将卷绕好的正负片(包括隔膜)一同放入电池壳内,注入电解液,然后真空封装,即完成单个电池生产。

锂电池正极材料的采购成本占30%,负极材料的占20%,隔膜材料占20%,电解液占20%,外壳占10%。隔膜为聚丙烯酸。正极材料对电池性能的影响很大(指涂于铝箔上的锂化物),整个正极是电池最为关键的零件。新能源汽车行业的发展既关系到国家能源安全、民生环保,也牵涉我国汽车工业发展的命运。电动汽车锂电池的正极需用铝箔,而且要求汽车自身质量尽量轻些,而铝是当前汽车零部件轻量化的首选材料,铝在电动汽车与混合动力汽车发展中扮演着至关重要的角色。据预测,2030年中国电动汽车保有量将占总保有量的30%以上,中国新能源汽车工业为铝的应用开拓出一个新的应用领域,潜力大,用量可观。锂电池阳极铝箔对铝箔的性能没有特别要求,中国铝箔产业能充分满足对这种箔的所有要求。

涂碳铝箔/铜箔的性能优势

一、显著提高电池组使用一致性,大幅降低电池组成本。

如:明显降低电芯动态内阻增幅,提高电池组的压差一致性,延长电池组寿命,大幅降低电池组成本;涂碳铝箔

铝箔在动力锂电池中应用

二、提高活性材料和集流体的粘接附着力,降低极片制造成本。涂碳铝箔

如:改善使用水性体系的正极材料和集电极的附着力; 改善纳米级或亚微米级的正极材料和集电极的附着力; 改善钛酸锂或其他高容量负极材料和集电极的附着力; 提高极片制成合格率,降低极片制造成本。

铝箔在动力锂电池中应用

三、减小极化,提高倍率和克容量,提升电池性能。涂碳铝箔

如:部分降低活性材料中粘接剂的比例,提高克容量; 改善活性物质和集流体之间的电接触, 减少极化,提高功率性能。

铝箔在动力锂电池中应用

四、保护集流体,延长电池使用寿命。涂碳铝箔

如:防止集流极腐蚀、氧化; 提高集流极表面张力,增强集流极的易涂覆性能; 可替代成本较高的蚀刻箔或用更薄的箔材替代原有的标准箔材。

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