隨著新能源行業(yè)的高速發(fā)展，鋰離子電池的能量密度要求日益提高。鋰電池負(fù)極集流體未來會向輕薄化、高抗拉、高延伸方向發(fā)展。

在鋰電銅箔領(lǐng)域，銅箔厚度、抗拉強(qiáng)度、延伸率、粗糙度、彈性模量以及表面潤濕性等指標(biāo)是產(chǎn)品的核心技術(shù)。

技術(shù)指標(biāo)

一般來說，行業(yè)內(nèi)根據(jù)鋰電銅箔的抗拉強(qiáng)度將銅箔細(xì)分為普抗（300—400MPa）、中抗（400—500MPa）、高抗（500—600MPa）和超高抗（＞600MPa）銅箔。

鋰電銅箔的延伸性能則需要結(jié)合銅箔實際厚度進(jìn)行分析。如6微米鋰電銅箔常規(guī)延伸（＞4%）、高延（＞6%）；8微米常規(guī)延伸（＞5%），高延（＞8%）。

值得一提的是，市面上的高延伸6微米鋰電銅箔廠家報告延伸率可以達(dá)到10—20%，而在下游廠家測試其延伸率“大大縮水”，是由于雙方切刀有差異。本文提及的延伸率以下游鋰電池廠標(biāo)準(zhǔn)為主。

由于目前高延伸、高抗拉鋰電銅箔在行業(yè)內(nèi)暫無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，高抗拉、高延伸鋰電銅箔標(biāo)準(zhǔn)基本根據(jù)下游需求來制訂。

高抗拉機(jī)理介紹

一般來說，銅箔的抗拉強(qiáng)度同時受厚度和晶粒尺寸的影響，在厚度不變時，抗拉強(qiáng)度隨著晶粒尺寸的減小而增大；在晶粒尺寸相當(dāng)時，抗拉強(qiáng)度與厚度成正比；抗拉強(qiáng)度在不同的厚度晶粒尺寸比區(qū)間規(guī)律不同，厚度晶粒尺寸比較小時（＜4），抗拉強(qiáng)度和厚度成正比，而厚度晶粒尺寸比較大時（＞15），抗拉強(qiáng)度與厚度成反比關(guān)系。

在厚度不變時，抗拉強(qiáng)度隨著晶粒尺寸的減小而增大，可以用細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)理解釋：對于一般多晶體材料而言，晶界的自由能很高（相對于晶粒內(nèi)部），可視為阻礙位錯運(yùn)動的勢壘。在外力的作用下，為了在相鄰晶粒內(nèi)產(chǎn)生切變變形，晶界處必須產(chǎn)生足夠大的切變應(yīng)力。

抗拉強(qiáng)度與滑移從塑性變形的晶粒轉(zhuǎn)移到相鄰晶粒密切相關(guān)，而這種轉(zhuǎn)移能否發(fā)生，主要取決于在已滑移晶粒晶界附近的位錯塞積群所產(chǎn)生的應(yīng)力集中能否激發(fā)相鄰晶?；葡抵械奈诲e源，使其開動起來，進(jìn)行協(xié)調(diào)性的多滑移。而細(xì)化晶?？梢援a(chǎn)生更多的晶界，如果晶界的結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，則需施加更大的外力才能產(chǎn)生位錯塞積，從而使材料強(qiáng)化。

因此，晶粒尺寸影響下的抗拉強(qiáng)度與位錯塞積程度成正比。

在微觀層面搭建高力學(xué)性能

大量研究分析發(fā)現(xiàn)，可以在生箔制造過程中，加入一系列添加劑優(yōu)化銅箔的晶粒尺寸、形態(tài)、取向以及內(nèi)應(yīng)力等微觀結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)銅箔的高力學(xué)性能可控生產(chǎn)。通過細(xì)化晶粒、選擇合適的晶面織構(gòu)以及提高溶液潔凈度等措施，可以顯著提升高抗拉銅箔的抗拉強(qiáng)度和延伸率。

例如，具有（220）晶面織構(gòu)的晶粒有利于提高抗拉強(qiáng)度，（200）晶面織構(gòu)則有助于提高延伸率。同時，保持高溶液潔凈度和采用等軸晶及納米孿晶組織也可以進(jìn)一步提升銅箔的力學(xué)性能。

應(yīng)用優(yōu)勢

在介紹了高抗拉和高延伸鋰電銅箔的理論知識后，我們再來探討一下高抗拉高延伸銅箔的具體應(yīng)用優(yōu)勢。

高抗拉高延伸銅箔的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 可以提高下游電池廠的涂布碾壓效率，避免斷帶，從而提高生產(chǎn)效率；

2. 通過增加負(fù)極活性物質(zhì)負(fù)載量，從而提高電池的能量密度；

3. 能夠增強(qiáng)極片的壓實密度并降低電極片的厚度，從而提高鋰離子電池的能量密度；

4. 可以在電化學(xué)循環(huán)過程中，更好地抑制因為活性材料膨脹收縮導(dǎo)致的部分變形，從而提高電池的耐久性。

審核編輯：黃飛

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