Para las baterías de iones de litio , el colector positivo habitual es papel de aluminio y el colector negativo es papel de cobre. Para garantizar la estabilidad del fluido colector dentro de la batería, se requiere que la pureza de ambos sea superior al 98%. Con el desarrollo continuo de la tecnología del litio, ya sea que se utilice para baterías de litiode productos digitales o baterías de vehículos eléctricos, todos esperamos que la densidad de energía de la batería sea lo más alta posible, que el peso de la batería sea cada vez más liviano y lo más importante en la recolección de fluidos es reducir el espesor. y el peso de la recogida de fluidos, y reducir intuitivamente el volumen y el peso de la batería. Hay tres razones por las que el electrodo positivo de la batería de iones de litio usa papel de aluminio y el electrodo negativo usa papel de cobre:

En primer lugar, el papel de aluminio y cobre tiene buena conductividad, textura suave y precio económico. Como todos sabemos, el principio de funcionamiento de las baterías de litio es un dispositivo electroquímico que convierte la energía química en energía eléctrica, por lo que en este proceso necesitamos un medio para transferir la energía eléctrica convertida en energía química, aquí necesitamos materiales conductores. En materiales ordinarios, los materiales metálicos son los mejores materiales para la conductividad eléctrica, y en materiales metálicos, el precio es barato y la conductividad es buena: lámina de cobre y lámina de aluminio. Al mismo tiempo, en las baterías de litio tenemos principalmente dos métodos de procesamiento: bobinado y laminado. En relación con el bobinado, la lámina del electrodo utilizada para la preparación de la batería debe tener cierta suavidad para garantizar que no se produzca fragilidad en el devanado y otros problemas, y el material metálico, la lámina de cobre y aluminio, también es un metal blando. Finalmente, considere el costo de preparación de la batería: en términos relativos, el precio del papel de aluminio y cobre es relativamente barato y los recursos mundiales de cobre y aluminio son ricos.

En segundo lugar, el papel de aluminio y cobre también es relativamente estable en el aire. El aluminio es fácil de reaccionar químicamente con el oxígeno del aire, generando una densa película de óxido en la capa superficial del aluminio para evitar una mayor reacción del aluminio, y esta fina película de óxido también tiene un cierto efecto protector sobre el aluminio en el electrolito. El cobre en sí es relativamente estable en el aire y básicamente no reacciona en el aire seco.

En tercer lugar, los potenciales positivo y negativo de las baterías de litio determinan el electrodo positivo con lámina de aluminio y el electrodo negativo con lámina de cobre, y no al revés. El potencial positivo del electrodo es alto y la lámina de cobre es fácil de oxidar a un potencial alto, mientras que el potencial de oxidación del aluminio es alto y la capa superficial de la lámina de aluminio tiene una película de óxido densa, que también tiene un buen efecto protector. en el aluminio interno. Ambos se utilizan como colectores de fluidos porque tienen buena conductividad eléctrica, tienen una textura relativamente suave (lo que también puede favorecer la unión), son relativamente comunes y económicos, y ambos pueden formar una película protectora de óxido en la superficie.

El tamaño del hueco octaédrico de la red del aluminio metálico es similar al tamaño del Li, y es fácil formar compuestos intersticiales metálicos con Li, Li y Al no solo forman una aleación con la fórmula química LiAl, sino que también pueden formar Li3Al2 o Li4Al3. Debido a la alta actividad de la reacción entre el metal Al y Li, el metal Al consume una gran cantidad de Li y su estructura y forma también se destruyen, por lo que no puede usarse como recolector de fluidos para el electrodo negativo de las baterías de iones de litio. . En el proceso de carga y descarga de la batería, el Cu tiene solo una pequeña cantidad de capacidad incorporada de litio, mantiene la estabilidad de su estructura y rendimiento electroquímico y puede usarse como colector de fluido para el electrodo negativo de las baterías de iones de litio. Cuando la lámina de Cu está a 3,75 V, la corriente de polarización comienza a aumentar significativamente, y aumenta linealmente y la oxidación se intensifica, lo que indica que el Cu se vuelve inestable a este potencial. En todo el rango de potencial de polarización del papel de aluminio, la corriente de polarización es pequeña y constante, no se observa ningún fenómeno de corrosión evidente y el rendimiento electroquímico es estable. Debido a la pequeña capacidad de inserción de litio en el rango de potencial positivo de las baterías de iones de litio, el Al puede mantener la estabilidad electroquímica y es adecuado para el fluido colector positivo de las baterías de iones de litio.

En segundo lugar, la capa de óxido de la superficie de cobre/níquel es un semiconductor, conducción de electrones, la capa de óxido es demasiado gruesa y la impedancia es grande; La capa de óxido de alúmina en la superficie del aluminio es un aislante, la capa de óxido no puede conducir electricidad, pero debido a que es muy delgada, la conductancia electrónica se logra a través del efecto túnel, si la capa de óxido es gruesa, el nivel de conductividad del papel de aluminio es pobre, e incluso aislamiento. La recolección general de líquido antes de su uso es mejor realizar una limpieza de la superficie, por un lado para lavar el aceite y al mismo tiempo eliminar la capa gruesa de óxido.

En tercer lugar, el potencial positivo del electrodo es alto y la fina capa de óxido de aluminio es muy densa, lo que puede evitar la oxidación de la colección de fluido. La capa de óxido de lámina de cobre/níquel está relativamente suelta, para evitar su oxidación, el potencial más bajo es mejor, y es difícil que Li forme una aleación de incrustación de litio con Cu/níquel a bajo potencial, pero si la superficie de cobre/níquel es Oxidado en grandes cantidades, el Li reaccionará con óxido de cobre/níquel a un potencial ligeramente mayor. El papel de aluminio no se puede utilizar como electrodo negativo y la aleación de LiAl se producirá a bajo potencial. Cuarto, el fluido colector requiere una composición pura. La impureza de la composición de Al hará que la película superficial no sea densa y se produzca corrosión puntual, y aún más, debido a la destrucción de la película superficial, conducirá a la formación de una aleación de LiAl. Con el rápido desarrollo de la electricidad de litio en los últimos años, el desarrollo de colectores de fluidos para baterías de litio también es rápido. El papel de aluminio positivo se ha reducido de 16 um en años anteriores a 14 um, y luego a 12 um, y ahora muchos fabricantes de baterías han producido en masa papel de aluminio de 10 um, e incluso de 8 um. La lámina de cobre negativa, debido a la buena flexibilidad de la lámina de cobre, su espesor se reduce de los 12 um anteriores a 10 um, y luego a 8 um; hasta ahora, una gran cantidad de fabricantes de baterías utilizan 6 um en la producción en masa, y algunos fabricantes están desarrollando Es posible utilizar 5um/4um. Dado que la batería de litio tiene requisitos de alta pureza para el papel de cobre y aluminio utilizado, la densidad del material está básicamente al mismo nivel y, con la reducción del espesor de desarrollo, la densidad de la superficie también se reduce en consecuencia y el peso de la batería es cada vez más pequeño, lo que satisface nuestras necesidades de baterías de litio. Los requisitos de rugosidad de la superficie del papel de aluminio y cobre para la batería de litio: para el colector de fluido, además de su espesor y peso tienen un impacto en la batería de litio, el rendimiento de la superficie del colector de fluido también tiene un mayor impacto en la producción y el rendimiento de la batería. En particular, debido a los defectos de la tecnología de preparación, las láminas de cobre en el mercado son principalmente lana de una cara, lana de doble cara y variedades de recubrimiento grueso de doble cara. La estructura asimétrica de los dos lados conduce a la resistencia de contacto asimétrica del recubrimiento en ambos lados del electrodo negativo. de modo que la capacidad negativa de ambos lados no se pueda liberar de manera uniforme. Al mismo tiempo, la asimetría de ambos lados también hace que la fuerza de unión del recubrimiento negativo sea inconsistente y el ciclo de vida de carga y descarga del recubrimiento negativo en ambos lados esté seriamente desequilibrado, acelerando así la atenuación de la capacidad de la batería.