隨著鋰離子電池應(yīng)用越來越廣泛,很多人對鋰離子電池也越來越感興趣,那么為什么在鋰離子電池中正極要使用鋁箔而負(fù)極要使用銅箔呢?其實(shí)關(guān)于這一問題主要有以下幾方面的考量。
1-導(dǎo)電性和成本
在所有金屬中,導(dǎo)電性排名靠前的依次為銀銅金鋁。其中銀和金雖然導(dǎo)電性出色但由于其成本高昂并不適合大規(guī)模使用,而銅和鋁導(dǎo)電性也很好并且成本較低,這使得他們成為理想的集流體材料,因此被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池。
2-機(jī)械性能和穩(wěn)定性
鋁箔和銅箔質(zhì)地較軟,有利于電池制造過程中的卷繞和粘結(jié)。此外,鋁箔在空氣中容易形成一層致密的氧化膜,這層氧化膜在電解液中對鋁也有一定的保護(hù)作用,增加了其穩(wěn)定性。而銅在空氣中相對穩(wěn)定,特別是在干燥的空氣中基本不發(fā)生反應(yīng)。但如果銅箔表面形成了氧化層,則會導(dǎo)致阻抗較大,不利于電池生產(chǎn)。
3-電化學(xué)性能
鋰電池正負(fù)極的電位差異決定了正極使用鋁箔,負(fù)極使用銅箔。正極電位較高,鋁的氧化電位高,且鋁箔表層有致密的氧化膜,對內(nèi)部鋁有較好的保護(hù)作用。雖然鋁表面形成的氧化層氧化鋁屬于絕緣體,不能導(dǎo)電,但由于其很薄,通過隧道效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電子傳導(dǎo)。但鋁箔表面的氧化層不能太厚。而銅箔在高電位下容易被氧化,因此不適合作為正極集流體。
另一方面,鋁在低電位下容易與鋰發(fā)生合金化反應(yīng),因此不適合作為負(fù)極集流體。銅在電池充放電過程中保持了結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的穩(wěn)定,適合作為負(fù)極集流體。
綜上,基于對銅和鋁基本物性的綜合考量從而確定了銅箔在鋰電池負(fù)極和鋁箔在正極中的的應(yīng)用。
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原文標(biāo)題:鋰離子電池的正極為什么用鋁箔,而負(fù)極用銅箔?
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