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? ? ? ? 摘要：隨著3C類產品和新能源汽車對鋰離子電池性能要求的提升，開發高比能量和高充放電倍率的鋰離子電池勢在必行。銅箔作為鋰電負極材料的集流體，約占鋰離子電池重量的10%。微孔銅箔是一種新型銅箔，具有質量輕、柔軟度高等優點，對于提升鋰離子電池比能量和充放電倍率具有顯著效果，有望成為鋰電行業的主要銅箔材料。
? ? ? ?關鍵詞：電解銅箔；微孔銅箔；鋰離子電池；集流體

? ? ? ?摘要：隨著3C類產品和新能源汽車對鋰離子電池性能要求的提升，開發高比能量和高充放電倍率的鋰離子電池勢在必行。銅箔作為鋰電負極材料的集流體，約占鋰離子電池重量的10%。微孔銅箔是一種新型銅箔，具有質量輕、柔軟度高等優點，對于提升鋰離子電池比能量和充放電倍率具有顯著效果，有望成為鋰電行業的主要銅箔材料。
? ? ? 關鍵詞：電解銅箔；微孔銅箔；鋰離子電池；集流體

1 引言
? ? ? ?隨著人們生活水平的提高，人們對3C(Computer、Communication、Consumer Electronics)類產品功能性能要求日益提高，希望產品擁有更強大的運行速度、更持久的續航能力以及更小的體積。這就要求電池具有更小的體積、更輕的質量、更高的電池容量。另外值得注意的是，人們也在力求縮減電池的充電時間，實現對電池的快速充電，特別是新能源汽車動力電池要求高電流放電，因此，對電池的充放電倍率有更高的需求。

動力電池的各部分重量組成

? ? ? ?動力電池的各部分重量組成如圖所示，提升鋰例子電池比能量有以下方案：第一，開發和利用更高比能量的正負極材料；第二，降低集流體銅箔和鋁箔的重量；第三，盡可能減少其他輔料的重量。對于銅箔行業而言，開發新型更輕更薄的銅箔材料，為鋰電提供性能優越的銅箔對鋰電整體性能的提升具有重要意義。現階段，生產鋰離子電池一般使用8-12 um常規厚度的銅箔（另外，3C類數碼產品電池已有用6 um的銅箔）。于是，微孔銅箔在此背景下應運而生。微孔銅箔的生產方法有激光打孔、機械打孔、微蝕法打孔。相對于激光打孔和機械打孔，微蝕法具有生產成本低、一致性好的優勢。諾德股份以微蝕法對銅箔進行開孔，根據客戶需要，實現開孔孔徑范圍30-120 ?m和開孔率20%-70%的控制。在保持銅箔本身的物理及化學性能基本不變的同時，也保證其具有較高的延展率與抗拉強度。

2 微孔銅箔的性能指標

? ? ? ?微孔銅箔性能的技術控制主要的包括待開孔銅箔的性能控制和微孔銅箔的技術控制。待開孔銅箔的控制有面密度、抗氧化性能、延伸率、抗拉強度等。開孔工段的控制開孔率、孔徑等。如諾德股份15?m銅箔的實測技術性能指標，I為普通類銅箔，II為高抗拉銅箔，開孔前后性能指標，如表所示。

待開孔銅箔的技術性能指標表 待開孔銅箔的技術性能指標表(biao)

待開孔銅箔的技術性能指標表 待開孔銅箔的技(ji)術性能指標(biao)表

3 微孔銅箔對鋰電性能影響

3.1 提高鋰電比能量

? ? ? ?以開孔(kong)(kong)率為20%的(de)(de)銅箔(bo)為例，微孔(kong)(kong)銅箔(bo)可(ke)直(zhi)接(jie)減少銅箔(bo)重量的(de)(de)1.8%，同時開孔(kong)(kong)位置可(ke)以填充(chong)負極材料，直(zhi)接(jie)促進鋰(li)電比能(neng)量的(de)(de)提高。

3.2提高電池實用壽命

? ? ? ?銅箔(bo)開(kai)孔后(hou)，負(fu)極(ji)材料(liao)與銅箔(bo)接(jie)觸(chu)形式由面接(jie)觸(chu)裝變為”工”字型接(jie)觸(chu)。負(fu)極(ji)材料(liao)與銅箔(bo)接(jie)觸(chu)更為牢固，能夠(gou)降低電池充電放電后(hou)負(fu)極(ji)材料(liao)出(chu)現脫落(luo)的概率。使(shi)電池的容(rong)量衰減速度減緩，提高電池循環次(ci)數。

3.3電解液浸潤效率提升

? ? ? ?傳統銅箔的(de)(de)(de)(de)鋰(li)電(dian)(dian)，在加入電(dian)(dian)解液的(de)(de)(de)(de)過程中，電(dian)(dian)解由極(ji)片間(jian)隙四周逐漸向中心(xin)擴散浸(jin)潤(run)。不(bu)僅(jin)(jin)浸(jin)潤(run)效率低，而(er)且(qie)會在靠近中心(xin)位置形(xing)成氣泡未被(bei)浸(jin)潤(run)的(de)(de)(de)(de)問(wen)題。單(dan)體電(dian)(dian)芯一致性(xing)不(bu)夠的(de)(de)(de)(de)原因之(zhi)一就是(shi)浸(jin)潤(run)一致性(xing)差所引起的(de)(de)(de)(de)。而(er)使用打孔(kong)銅箔的(de)(de)(de)(de)鋰(li)電(dian)(dian)，電(dian)(dian)解液浸(jin)潤(run)呈立體形(xing)式擴散。不(bu)僅(jin)(jin)浸(jin)潤(run)效率高，而(er)且(qie)消除中心(xin)位置浸(jin)潤(run)不(bu)到的(de)(de)(de)(de)問(wen)題。使鋰(li)電(dian)(dian)單(dan)體電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)一致性(xing)提升(sheng)。

3.4降低鋰電內阻

? ? ? ?陳倍等(deng)人通過測試表明(ming)，在(zai)使用同等(deng)箔(bo)(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，使用打(da)孔的(de)(de)銅(tong)箔(bo)(bo)(bo)和(he)鋁箔(bo)(bo)(bo)的(de)(de)鋰(li)電(dian)(dian)(dian)其全電(dian)(dian)(dian)池內阻降(jiang)低(di)可達8%以上(shang)。他們(men)分析(xi)認為(wei)，一方面是(shi)(shi)箔(bo)(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)(cai)自(zi)(zi)身內阻降(jiang)低(di)，另(ling)一方面是(shi)(shi)導電(dian)(dian)(dian)箔(bo)(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)(cai)與(yu)正負(fu)極材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)面增(zeng)(zeng)加。顯然，在(zai)銅(tong)箔(bo)(bo)(bo)表面打(da)孔后其表面積顯然是(shi)(shi)減少的(de)(de)，箔(bo)(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)(cai)自(zi)(zi)身材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)物理特性(xing)(xing)和(he)化學特能均(jun)未變化，銅(tong)箔(bo)(bo)(bo)內阻降(jiang)低(di)的(de)(de)表述也欠妥。鋰(li)電(dian)(dian)(dian)內阻降(jiang)低(di)的(de)(de)主要(yao)原(yuan)因是(shi)(shi)導電(dian)(dian)(dian)箔(bo)(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)(cai)與(yu)正負(fu)極材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)面增(zeng)(zeng)加。傳統銅(tong)箔(bo)(bo)(bo)鋰(li)電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)箔(bo)(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)(cai)與(yu)電(dian)(dian)(dian)極材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)電(dian)(dian)(dian)解液(ye)浸(jin)潤效果差，這就導致鋰(li)電(dian)(dian)(dian)箔(bo)(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)(cai)與(yu)電(dian)(dian)(dian)極材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)存在(zai)較大接(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)阻。另(ling)外，傳統銅(tong)箔(bo)(bo)(bo)柔軟性(xing)(xing)能差，在(zai)鋰(li)電(dian)(dian)(dian)堆疊封裝過程(cheng)中(zhong)箔(bo)(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)(cai)和(he)電(dian)(dian)(dian)極材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)就已經出現缺陷(xian)。而微孔銅(tong)箔(bo)(bo)(bo)柔軟性(xing)(xing)好且電(dian)(dian)(dian)解液(ye)浸(jin)潤一致性(xing)(xing)好，箔(bo)(bo)(bo)材(cai)(cai)(cai)(cai)和(he)電(dian)(dian)(dian)極材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)接(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)較好，且接(jie)(jie)(jie)觸(chu)(chu)(chu)形(xing)式更為(wei)牢固(gu)，這可能是(shi)(shi)微孔銅(tong)箔(bo)(bo)(bo)鋰(li)電(dian)(dian)(dian)內阻降(jiang)低(di)的(de)(de)主要(yao)原(yuan)因。

4結論

? ? ? ?微(wei)孔(kong)銅(tong)箔(bo)作為一(yi)種新型銅(tong)箔(bo)，具(ju)有質量輕、柔(rou)軟度高等優點，對于提升鋰(li)離(li)子電池比能量和(he)充放(fang)電倍(bei)率具(ju)有顯著效(xiao)果。其在(zai)鋰(li)電的性能優勢有待進一(yi)步(bu)發掘，但(dan)其抗拉(la)伸強度、延伸率、抗氧化性能等還需進一(yi)步(bu)提高。此外，微(wei)孔(kong)銅(tong)箔(bo)無論是在(zai)生產過(guo)程(cheng)，還是在(zai)鋰(li)電的應用過(guo)程(cheng)，對生產的設備和(he)技(ji)術提出新的要求。綜合其帶(dai)來的效(xiao)益和(he)生產技(ji)術成本，微(wei)孔(kong)銅(tong)箔(bo)在(zai)未來鋰(li)電的行業應用仍然擁有巨大的應用前景(jing)。