Pour les batteries lithium-ion , le collecteur positif habituel est une feuille d'aluminium et le collecteur négatif est une feuille de cuivre. Afin d'assurer la stabilité du fluide collecteur à l'intérieur de la batterie, la pureté des deux doit être supérieure à 98 %. Avec le développement continu de la technologie du lithium, qu'elle soit utilisée pour les batteries au lithiumdes produits numériques ou des batteries de véhicules électriques, nous espérons tous que la densité énergétique de la batterie sera aussi élevée que possible, que le poids de la batterie deviendra de plus en plus léger et que la chose la plus importante dans la collecte des fluides est de réduire l'épaisseur et le poids de la collecte de fluide, et réduisent intuitivement le volume et le poids de la batterie. Pourquoi l'électrode positive de la batterie lithium-ion utilise une feuille d'aluminium et l'électrode négative utilise une feuille de cuivre, il y a trois raisons :

Premièrement, la feuille de cuivre et d’aluminium a une bonne conductivité, une texture douce et un prix bon marché. Comme nous le savons tous, le principe de fonctionnement des batteries au lithium est un dispositif électrochimique qui convertit l'énergie chimique en énergie électrique. Dans ce processus, nous avons donc besoin d'un support pour transférer l'énergie électrique convertie en énergie chimique. Ici, nous avons besoin de matériaux conducteurs. Dans les matériaux ordinaires, les matériaux métalliques sont les meilleurs matériaux pour la conductivité électrique, et dans les matériaux métalliques, le prix est bon marché et la conductivité est bonne : feuille de cuivre et feuille d'aluminium. Dans le même temps, dans les batteries au lithium, nous avons principalement deux méthodes de traitement : l’enroulement et le laminage. Par rapport au bobinage, la feuille d'électrode utilisée pour la préparation de la batterie doit avoir une certaine douceur pour garantir que la feuille d'électrode ne se produise pas dans la fragilité de l'enroulement et d'autres problèmes, et le matériau métallique, la feuille de cuivre et d'aluminium, est également un métal mou. Enfin, considérez le coût de préparation de la batterie : relativement parlant, le prix de la feuille de cuivre et d'aluminium est relativement bon marché et les ressources mondiales en cuivre et en aluminium sont riches.

Deuxièmement, la feuille de cuivre et d’aluminium est également relativement stable dans l’air. L'aluminium réagit facilement chimiquement avec l'oxygène de l'air, générant un film d'oxyde dense sur la couche superficielle de l'aluminium pour empêcher une réaction ultérieure de l'aluminium, et ce mince film d'oxyde a également un certain effet protecteur sur l'aluminium dans l'électrolyte. Le cuivre lui-même est relativement stable dans l’air et ne réagit pratiquement pas dans l’air sec.

Troisièmement, les potentiels positifs et négatifs des batteries au lithium déterminent l’électrode positive avec une feuille d’aluminium et l’électrode négative avec une feuille de cuivre, plutôt que l’inverse. Le potentiel de l'électrode positive est élevé et la feuille de cuivre est facile à oxyder à un potentiel élevé, tandis que le potentiel d'oxydation de l'aluminium est élevé et la couche superficielle de la feuille d'aluminium présente un film d'oxyde dense, qui a également un bon effet protecteur. sur l'aluminium interne. Les deux sont utilisés comme collecteurs de fluides car ils ont une bonne conductivité électrique, ont une texture relativement douce (ce qui peut également favoriser la liaison), sont relativement courants et peu coûteux, et tous deux peuvent former un film protecteur d'oxyde sur la surface.

La taille des vides octaédriques du réseau de l'aluminium métallique est similaire à la taille du Li, et il est facile de former des composés interstitiels métalliques avec Li, Li et Al forment non seulement un alliage de formule chimique LiAl, mais peuvent également former Li3Al2 ou Li4Al3. En raison de la forte activité de la réaction entre le métal Al et Li, le métal Al consomme une grande quantité de Li, et sa structure et sa forme sont également détruites, il ne peut donc pas être utilisé comme collecteur de fluide pour l'électrode négative des batteries lithium-ion. . Dans le processus de charge et de décharge de la batterie, le Cu n'a qu'une petite quantité de capacité intégrée au lithium, maintient la stabilité de sa structure et ses performances électrochimiques, et peut être utilisé comme collecteur de fluide pour l'électrode négative des batteries lithium-ion. Lorsque la feuille de Cu est à 3,75 V, le courant de polarisation commence à augmenter de manière significative, et augmente linéairement, et l'oxydation s'intensifie, indiquant que Cu devient instable à ce potentiel. Dans toute la plage de potentiel de polarisation de la feuille d'aluminium, le courant de polarisation est faible et constant, aucun phénomène de corrosion évident n'est observé et les performances électrochimiques sont stables. En raison de la petite capacité d'insertion du lithium dans la plage de potentiel positif des batteries lithium-ion, Al peut maintenir la stabilité électrochimique et convient au fluide collecteur positif des batteries lithium-ion.

Deuxièmement, la couche d'oxyde de surface cuivre/nickel est un semi-conducteur, conduction électronique, la couche d'oxyde est trop épaisse, l'impédance est grande ; La couche d'oxyde d'alumine à la surface de l'aluminium est un isolant, la couche d'oxyde ne peut pas conduire l'électricité, mais comme elle est très fine, la conductance électronique est obtenue par effet tunnel. Si la couche d'oxyde est épaisse, le niveau de conductivité de la feuille d'aluminium est mauvaise isolation, voire même. La collecte générale des fluides avant utilisation est préférable de passer par le nettoyage de la surface, d'une part pour éliminer l'huile, tout en éliminant l'épaisse couche d'oxyde.

Troisièmement, le potentiel de l'électrode positive est élevé et la fine couche d'oxyde d'aluminium est très dense, ce qui peut empêcher l'oxydation de la collection de fluides. La couche d'oxyde de feuille de cuivre/nickel est relativement lâche, afin d'éviter son oxydation, le potentiel inférieur est meilleur et Li est difficile de former un alliage d'incrustation de lithium avec Cu/nickel à faible potentiel, mais si la surface du cuivre/nickel est oxydé en grande quantité, le Li réagira avec l'oxyde de cuivre/nickel à un potentiel légèrement plus élevé. La feuille d'aluminium ne peut pas être utilisée comme électrode négative et l'alliage LiAl se produira à faible potentiel. Quatrièmement, le fluide collecteur nécessite une composition pure. L'impureté de la composition d'Al entraînera un film superficiel peu dense et une corrosion ponctuelle se produira, et encore plus, en raison de la destruction du film superficiel, entraînera la formation d'un alliage LiAl. Avec le développement rapide de l’électricité au lithium ces dernières années, le développement des collecteurs de fluides pour batteries au lithium est également rapide. La feuille d'aluminium positive a été réduite de 16 um les années précédentes à 14 um, puis à 12 um, et maintenant de nombreux fabricants de batteries ont produit en série une feuille d'aluminium de 10 um, et même de 8 um. La feuille de cuivre négative, en raison de sa bonne flexibilité de feuille de cuivre, son épaisseur est réduite des 12 um précédents à 10 um, puis à 8 um, jusqu'à présent, un grand nombre de fabricants de batteries utilisent 6 um dans la production de masse, et certains fabricants développent 5um/4um est possible d'utiliser. Étant donné que la batterie au lithium a des exigences de pureté élevées pour la feuille de cuivre et d'aluminium utilisée, la densité du matériau est fondamentalement au même niveau et avec la réduction de l'épaisseur de développement, la densité de surface est également réduite en conséquence et le poids de la batterie devient naturellement de plus en plus petit, ce qui répond à nos besoins en batteries au lithium. Les exigences de rugosité de surface de la feuille de cuivre et d'aluminium pour batterie au lithium : pour le collecteur de fluide, en plus de son épaisseur et de son poids ont un impact sur la batterie au lithium, les performances de surface du collecteur de fluide ont également un impact plus important sur la production et les performances de la batterie. En particulier, en raison des défauts de la technologie de préparation, les feuilles de cuivre sur le marché sont principalement des variétés de laine simple face, de laine double face et de variétés à revêtement grossier double face. La structure asymétrique des deux côtés conduit à la résistance de contact asymétrique du revêtement des deux côtés de l'électrode négative, de sorte que la capacité négative des deux côtés ne peut pas être libérée uniformément. Dans le même temps, l'asymétrie des deux côtés rend également la force de liaison du revêtement négatif incohérente et la durée de vie du cycle de charge-décharge du revêtement négatif des deux côtés est sérieusement déséquilibrée, accélérant ainsi l'atténuation de la capacité de la batterie.