锂电池用电解铜箔性能调控研究进展

新能源动力锂电池行业向高能量密度的逐步迈进推动了负极铜箔集流体朝超薄、低轮廓、高力学性能等高性能的趋势发展。锂电铜箔作为锂电池的关键辅材之一,其质量和特性对锂电池性能起着重要作用。因此,锂电铜箔的性能精准调控和结构定向修饰对提升锂电池性能具有重要意义。本文从锂电铜箔电沉积技术出发,介绍了铜电沉积原理、过程以及当前铜箔市场情况,归纳总结了锂电铜箔的物理性能、化学性能和表面性能对锂电池电化学性能的影响机制,为后续对铜箔性能精准调控提供参考,并重点综述了生箔工艺参数优化和改性处理这两种综合提升锂电铜箔性能和锂电池性能的方法,分析了铜箔结构修饰的研究现状和发展动态。最后,本文指出了目前电解铜箔作为锂电池负极集流体所存在的问题,并对其未来发展趋势进行了展望,以期为高性能锂电铜箔的研发和应用提供参考。

锂离子电池用电解铜箔产业趋势和标准化建议

随着低碳政策的持续实施,作为新能源材料的锂离子电池用电解铜箔(简称锂电铜箔)产能产量呈井喷式发展,国内锂电铜箔制造技术迅速提升至全球领先水平,飞速的发展也带来一系列问题。梳理了国内锂电铜箔的发展历程、厚度变化趋势、装备国产化情况、近七年产能产量,提出了锂电铜箔行业下一步主攻方向和建议,提出了锂电铜箔产品、方法标准和产品碳足迹标准存在的问题及制/修订建议。

新型添加剂提高锂电铜箔高温延伸率的研究

针对目前现有铜箔延伸率较低造成锂电池负极出现断带情况,为解决断带造成电池断路及寿命短的问题,采用生产试验系统制备高延伸率锂电铜箔,主要研究了新型添加剂E-P和E-M对锂电铜箔高温延伸率性能的影响。结果表明,添加剂E-M光亮效果良好,可以作为一种光亮剂来替代常用光亮剂;添加剂E-P或E-M单独作用时,可以一定程度提高延伸率,但作用不明显。然而2种添加剂共同作用时,锂电铜箔的表面形貌更加平整,高温延伸率可提高45%~46%,且表观及其它性能均良好,可以满足客户的要求。

6μm中抗高延锂电铜箔添加剂的研究

为制备出同时具备抗拉性能、延伸性能及光滑镀层的双面光锂电池电解铜箔,本文开展了对镀液添加剂配方的研发和添加剂组合的设计,利用现场工艺进行生产实验,研究表征了不同配方条件下制备的铜箔的形貌及结构,并测试分析了铜箔的粗糙度、光泽度、抗拉强度等物理性能。结果表明,当选择添加剂组合为胶原蛋白-聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)-聚乙二醇(PEG)-羟乙基纤维素(HEC),添加剂浓度为胶原蛋白1.5 mg/L、SPS 1 mg/L、PEG 1 mg/L、HEC 2 mg/L时,制备的铜箔的物理性能最佳,抗拉强度≥340 MPa,延伸率≥9.0%。

锂电铜箔表面防氧化工艺研究

锂电铜箔在生产、储存、运输和使用时,很容易使铜箔表面发生氧化变色,会直接影响锂电池的产品良率、可靠性、使用寿命、粘接性等,要求铜箔有良好的防氧化性能。采用SEM、EDAX等表征手段,研究了不同浸泡工艺和微量电镀工艺条件下铜箔表面形貌和氧含量的变化,得到浸泡工艺和微量电镀工艺对铜箔表面防氧化性能的影响。结果表明:在电流密度为5 A/dm^(2),电镀时间为10 s,铬酐浓度为0.5 g/L,葡萄糖浓度为1.5 g/L时,铜箔经高温烘烤后表面无变色,防氧化性能较优。

电镀复合铜箔添加剂的研究

[目的]复合铜箔作为锂电负极集流体的新兴关键基础材料,其制备过程中水电镀工艺的镀铜添加剂成为研究重点。[方法]先通过霍尔槽试验和电化学分析筛选硫酸盐体系电镀铜的促进剂、抑制剂和整平剂,然后模拟现场环境进行电镀实验以获得较优的添加剂配方。[结果]较佳的添加剂配方为:聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)2 g/L,改性聚乙二醇100 g/L,整平剂C(硫脲基咪唑啉季铵盐)1 g/L。采用该复合添加剂时,可在超薄有机高分子薄膜两面镀上厚度1~2μm的铜。所得复合铜箔的总厚度约为6μm,具有高抗拉强度(292.39~297.98 MPa)和高断裂伸长率(21.34%~22.68%),外观无异常且不翘曲。[结论]该复合添加剂有望用于制备高抗高延的复合铜箔,具有很好的工业化应用前景。

锂离子电池复合铜箔集流体及其制备方法

集流体作为锂离子电池汇集电流和支撑活性物质的重要结构,在高性能锂离子电池开发中占据着举足轻重的地位。相比于传统铜箔,复合铜箔是一种新型的轻质负极集流体,其独特的“Cu-聚合物-Cu”三明治结构可以显著降低集流体重量,增加电池的质量能量密度。同时,绝缘且柔韧的聚合物中间层可以阻断电子的横向传输,缓解充电过程负极嵌锂引起的膨胀应力,从而提高电池的安全性能和循环性能。介绍了复合铜箔中间层类型,评述了复合铜箔作为负极集流体的优势,总结了磁控溅射、真空蒸镀、化学镀、水电镀等典型复合铜箔制备方法,展望了复合集流体的应用前景,提出了未来需要重点关注和有待加强的研究方向和内容。

石墨烯涂层铜箔集流体在硅基负极中的应用研究

针对硅基负极体积膨胀大,在电池循环过程中易从集流体上脱落的问题,提出了石墨烯涂层改性铜箔集流体的创新思路。石墨烯涂覆增加了集流体表面的粗糙度,从而使集流体与活性物质的粘附力增强,抑制硅基负极中集流体与活性物质脱离的现象发生。与使用商业铜箔集流体的电池相比,使用石墨烯涂层改性铜箔集流体的电池在倍率性能和循环稳定性方面均有明显提升。使用石墨烯涂层改性铜箔集流体的电池在2 C高倍率下,硅基负极放电比容量为467.2 mAh/g;在0.2 C循环80次后,容量保持率仍超过50%,而使用常规铜箔作为集流体的电池容量保持率仅为18.2%。

新能源产业背景下复合铜箔现有技术问题分析及未来解决方案

复合铜箔作为一种新型锂离子电池负极集流体,在材料成本、轻量化、功能多元化等方面具有独特优势,可赋予锂离子电池更多的特性,因此近年来引起产业界的广泛关注。与此同时,复合铜箔作为一种新生事物,其现有制造技术并不成熟,在业界引起各种争议。文章从复合铜箔生产工艺的中间支撑层材料、薄膜表面处理、镀铜技术等各个技术环节进行详细剖析,并结合宏观产业背景,讨论目前复合铜箔生产工艺中存在的问题,在此基础上针对复合铜箔制造技术的未来解决方案提出建议。

锂电池用3D多孔铜箔研究进展

电解铜箔作为负极集流体是锂电池的重要组成部分,决定了锂电池的内阻,并影响电池的循环寿命以及稳定性。随着对锂电池能量密度和循环寿命要求的提高,对电解铜箔的相关性能如比表面积、微观形貌等要求也越来越高。3D多孔铜箔因其不同形式的多孔结构,较现有的平面铜箔具有更大的比表面积,可以有效提升锂离子电池的稳定性和循环寿命。推进3D多孔铜箔的商业化应用已经成为现阶段锂离子电池负极材料研究的主要方向之一。本文综述了不同形式的多孔铜集流体制备的工艺以及其相关性能测试,通过总结表明多孔铜负极集流体对提升锂离子电池性能具有重要意义。本文旨在为铜箔生产与研发人员提供参考。

聚合物复合铜箔生产技术研究现状及展望

随着新能源汽车续航要求的不断提高,锂电储能技术朝着能量密度高、安全性能好、寿命长、低成本等方向发展。铜箔作为锂电池负极集流体和活性物质的载体,其性能直接影响电池的容量和循环寿命。聚合物复合铜箔较电解铜箔具有重量轻、韧性好、安全系数高等优势,具有较好的发展前景。本文综述了聚合物复合铜箔制备工艺及技术难点,并对国内聚合物复合铜箔市场需求及研究现状进行了分析。在此基础上,针对目前聚合物复合铜箔应用前景及未来发展趋势进行了展望。

有机添加剂对极薄锂电铜箔性能的影响

采用酸性硫酸铜电解液,加入聚醚类化合物和亚胺类化合物(质量比为1∶1)、羟乙基纤维素(HEC)、胶原蛋白和N,N−二甲基硫代甲酰胺丙烷磺酸钠(DPS)作为添加剂,在中试试验机上电沉积得到厚度为5μm的极薄电解铜箔。考察了聚醚类化合物和亚胺类化合物用量对铜箔力学性能和微观结构的影响。结果表明,聚醚类和亚胺类化合物具有细化晶粒和整平作用,当其用量为130 mL/min时,铜箔的抗拉强度为581.08 MPa,模量(即铜箔延伸率为0.5%时对应的抗拉强度)为340.07 MPa,满足极薄锂电铜箔高抗拉强度的要求。

基于机器视觉的铜箔表面缺陷检测方法研究

针对当前锂电池用电解铜箔(锂电铜箔)表面缺陷问题,提出了一种基于改进Canny边缘检测算法的铜箔表面缺陷检测方法。首先,使用中值滤波替代传统Canny算法中的高斯滤波,解决高斯滤波会模糊缺陷边缘的问题;其次,使用迭代法自动获取双阈值,增强阈值自适应性,解决固定阈值适应性差的问题。利用工业相机采集到铜箔图像并上传到上位机中,先对图像进行中值滤波和灰度值缩放变换处理,在去除噪声和增强缺陷信息的同时保留缺陷边缘,然后使用动态阈值分割图像获取感兴趣区域(缺陷ROI),最后用改进Canny边缘检测和形态学闭运算结合的方法提取缺陷边缘,完成缺陷检测。实验结果表明传统Canny算法检测成功率较低,而该方法能够精准提取缺陷边缘信息,检测成功率达到97.08%,实现了对铜箔划痕、裂纹、污点类等表面缺陷的准确检测。

锂电铜箔防氧化抗腐蚀处理技术研究现状

对于锂电铜箔在制造和使用过程中可能遭受的氧化和腐蚀,这些都会对其使用年限和电池的安全性产生影响,本文总结并归纳了一些防止氧化的技术,并概括了各种钝化方式的工作原理。此外,还对铜箔集流体在锂电池电解液中的腐蚀机制进行了简要的介绍,并对铜箔表面改良以增强其抗腐蚀性的研究进展做了概括。对于无铬钝化处理技术以及表面改良技术的未来发展进行了预测。最后,提出了一个环保、高效的锂电铜箔防止氧化和腐蚀的新思路。

苯并三氮唑在锂电铜箔抗氧化方面的研究

为研究苯并三氮唑(BTA)在锂电铜箔抗氧化方面的应用,运用高温烘箱、扫描电子显微镜(SEM)、电化学工作站等手段对BTA进行了研究。研究表明,铜箔在实验浓度范围内(BTA质量浓度0.1~2.0 mg/L),经BTA、BTA+植酸(PA)、BTA+硅烷偶联剂(KH792)三种钝化液处理后,放置150℃高温烘箱保温10 min,均发生了不同程度的氧化变色,表面轻微泛黄。经BTA+草酸(OA)配置成的钝化液处理后,同样放置150℃高温烘箱保温10 min,铜箔变色不明显,并且其微观形貌均未见明显变化,BTA和OA配合使用形成的钝化膜膜电阻和反应电阻相对更高。

Remarkable Performance in Lithium Battery Copper Foil Market

2018 government work report indicates that'We should strengthen fundamental role of consumption in economic development,as well as promote consumption upgrading and develop new business models of consumer sector.We will extend preferential policies on NEV vehicle purchase tax for another three years'.

Far-reaching Impact of The Fastgrowing Lithium Foil Market on The Development of The Copper Foil Industry

What is the profound impact of the fastgrowing lithium foil market on the copper foil industry and market?How long can the prosperous lithium foil market last?When will the imbalanced supply and demand of lithium foil be solved?When will the acute supply shortage of standard foil be relieved?How

铜箔在锂离子二次电池中的应用与发展

锂离子二次电池在通讯、交通、电子、航空航天等领域的广泛应用促进了铜箔这一锂电池负极集流体主要材料的需求,铜箔性能的优劣将会影响电池的性能。综述了铜箔在锂离子二次电池中的作用及其生产工艺。探讨铜箔的抗拉强度、伸长率、表面粗糙度、厚度均匀性及表面质量等对电池性能的影响。阐述了电动汽车等所需高能量密度、高功率的新一代锂离子二次电池对铜箔性能的挑战,指出今后研制铜箔应向高强、高导、更薄的方向发展。

电解铜箔亲水性研究

研究结果表明.锂离子电池用电解铜箔的表面形貌对其表面亲水性有极大影响,铜箔表面粗糙系数R′越大越容易被水润湿。但现有的几十个表面粗糙度参数中.没有一个可以反映电解铜箔的真实表面状态。在锂离子电池应用中,电解铜箔的表面必须具有特定的功能特性即湿润性。基于这种功能要求,铜箔表面必须被处理加工成特定的形貌。

锂离子电池用电解铜箔生产工艺技术及市场浅析

文章介绍了锂离子电池用电解铜箔生产工艺技术,分析了国内电解铜箔产业的市场需求和发展机遇。