鉅大LARGE | 點擊量:5342次 | 2019年12月08日
磷酸鐵鋰電池的正負(fù)極材料為什么跟普通鋰電池不同?
磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負(fù)極用銅箔?用來存放正負(fù)極材料的集流體也是磷酸鐵鋰電池的重要組成部分,其主要功能是將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來,以便形成較大的電流對外輸出。磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負(fù)極用銅箔?
本文小編就來說說。磷酸鐵鋰電池為什么正極用鋁箔負(fù)極用銅箔?對于鋰離子電池來說,通常使用的正極集流體是鋁箔,負(fù)極集流體是銅箔,為了保證集流體在電池內(nèi)部穩(wěn)定性,二者純度都要求在98%以上。隨著鋰電技術(shù)的不斷發(fā)展,無論是用于數(shù)碼產(chǎn)品的鋰電池還是電動汽車的電池,我們都希望電池的能量密度盡量高,電池的重量越來越輕,而在集流體這塊最主要就是降低集流體的厚度和重量,從直觀上來減少電池的體積和重量。
磷酸鐵鋰電池的正極為什么用鋁箔,而負(fù)極用銅箔,原因有以下三點:一、銅鋁箔導(dǎo)電性好,質(zhì)地軟,價格便宜。我們都知道,磷酸鐵鋰電池工作原理是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種電化學(xué)裝置,那么在這個過程中,我們需要一種介質(zhì)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化的電能傳遞出來,這里就需要導(dǎo)電的材料。而在普通材料中,金屬材料是導(dǎo)電性最好的材料而在金屬材料里價格便宜導(dǎo)電性又好的就是銅箔和鋁箔。
同時,在鋰電池中,我們主要有卷繞和疊片兩種加工方式。相對于卷繞來說,需要用于制備電池的極片具有一定的柔軟性,才能保證極片在卷繞時不發(fā)生脆斷等問題,而金屬材料中,銅鋁箔也是質(zhì)地較軟的金屬。最后就是考慮鋰電池制備成本,相對來說,銅鋁箔價格相對便宜,世界上銅和鋁元素資源豐富。二、銅鋁箔在空氣中也相對比較穩(wěn)定。鋁很容易跟空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在鋁表面層生成一層致密的氧化膜,阻止鋁的進(jìn)一步反應(yīng),而這層很薄的氧化膜在電解液中對鋁也有一定的保護(hù)作用。銅在空氣中本身比較穩(wěn)定,在干燥的空氣中基本不反應(yīng)。三、鋰電池正負(fù)極電位決定正極用鋁箔,負(fù)極用銅箔。正極電位高,銅箔在高電位下很容易被氧化,而鋁的氧化電位高,且鋁箔表層有致密的氧化膜,對內(nèi)部的鋁也有較好的保護(hù)作用。采用兩者做集流體都是因為兩者導(dǎo)電性好,質(zhì)地比較軟(可能這也會有利于粘結(jié)),也相對常見比較廉價,同時兩者表面都能形成一層氧化物保護(hù)膜。
銅箔和鋁箔具有良好的導(dǎo)電性、已形成氧化保護(hù)膜、質(zhì)地較軟有利于粘結(jié)、制造技術(shù)較成熟、價格相對低廉等優(yōu)勢,因此被選擇作為鋰電池集流體的主要材料。磷酸鐵鋰電池的正極電位高,鋁箔的氧化層比較致密,可防止集流體氧化,而銅在高電位下會發(fā)生嵌鋰反應(yīng),不宜做正極集流體,正極集流體一般采用鋁箔;而負(fù)極的電位低,鋁箔在低電位下易形成鋁鋰合金,負(fù)極集流體一般采用銅箔,銅箔和鋁箔之間不具備互替性。