在鋰離子電池中，正負(fù)極活性材料通過涂布到基材上，做成極片，之后通過卷繞或者疊片的方式組成電芯。這里面所用到的基材主要有銅箔和鋁箔，目前的鋰電池正極為鋁箔，負(fù)極為銅箔，這是因為在電位較高的正極，銅容易被氧化，同時鋁箔的表面有一層致密的氧化層，在高電位下對內(nèi)部的鋁具有保護作用。本文主要聊聊負(fù)極常用的銅箔。

銅具有較高的機械強度和優(yōu)異的導(dǎo)電性能，在地殼中的含量約為0.01%，在自然界中多以銅礦石的形式存在。銅箔根據(jù)其制造方式的不同，可以分為電解銅和壓延銅，壓延銅的延展性很好，生產(chǎn)具有較高的技術(shù)難度，其制備所需工序較多，成本較高，國內(nèi)較少企業(yè)采用此法來生產(chǎn)，國際上做的較好的公司有美國的Olin brass, 日本日礦等公司。

目前電芯廠所用的銅箔多為電解法生產(chǎn)。1922年，Edison發(fā)明了連續(xù)電解銅箔的方法，并申請***，利用不斷旋轉(zhuǎn)浸沒在硫酸銅電解液中的金屬輥作為陰極，不溶性金屬作為陽極，此法的誕生標(biāo)志著電解銅產(chǎn)業(yè)的起步。1937年，美國的Anaconde銅廠將Edison的***用于生產(chǎn)實踐，成功生產(chǎn)出電解銅箔?？v觀電解銅箔的發(fā)展史，可以發(fā)現(xiàn)其始終跟隨著印刷電路板的趨勢，隨著鋰離子電池在消費電子產(chǎn)品的大規(guī)模應(yīng)用，電解銅箔被帶入了一個嶄新的領(lǐng)域，作為負(fù)極的集流體，其良好的導(dǎo)電性，耐碾壓和低成本的特性，使其被迅速大規(guī)模的推廣應(yīng)用?，F(xiàn)在隨著新能源汽車，5G和儲能的大規(guī)模推廣應(yīng)用，電解銅箔的需求量呈現(xiàn)出一個新的爆發(fā)。

電芯的設(shè)計者為了在保證安全，循環(huán)等性能的前提下，要盡可能多的提升電芯的體積能量密度，在有限的電芯殼子中，裝入更多的活性材料，我想作為負(fù)極的集流體銅箔，未來可能會朝著以下幾個方向發(fā)展：

1 極薄銅箔：這個趨勢現(xiàn)在已經(jīng)很明顯，從8um降低到6um，再到現(xiàn)在部分廠家小批量在導(dǎo)入的4.5um，也許未來還有4um以下的銅箔推向量產(chǎn)。這個作用也很明顯，就是盡可能的提升電芯的體積和質(zhì)量能量密度，但這對銅箔的制造和電芯的涂布控制，都提出了更高的要求，畢竟越薄的銅箔，其在涂布過程斷帶的風(fēng)險也越高。

2 打孔銅箔：即通過化學(xué)腐蝕的方法，在銅箔的表面造出微孔，降低基材的重量，提升電芯的質(zhì)量能量密度，需要對孔徑的控制，刻蝕劑的種類進行優(yōu)化，一是要防止孔徑過大，單面涂布漿料難以保持，二是要評估殘留刻蝕劑對電芯性能的影響，如循環(huán)，產(chǎn)氣等。

3 噴涂銅箔：這相當(dāng)于在塑料基材上，雙面鍍銅，這樣在既保留了集流體電子導(dǎo)電這塊的功能，同時也降低了基材的重量，提升電芯的質(zhì)量能量密度，但在制造過程中，可能會面臨冷壓，極耳焊接等工序的工藝的挑戰(zhàn)。

隨著新能源汽車滲透率的不斷提升，現(xiàn)有銅箔的產(chǎn)能也愈發(fā)不足，供需存在一定的缺口，預(yù)計未來銅箔行業(yè)會逐步的擴產(chǎn)，來滿足動力電芯的市場需求。

電解銅箔的制備主要分為溶銅，生箔和表面處理三步。溶銅過程即在溶銅槽中，將銅料和硫酸混合，反應(yīng)生成硫酸銅溶液，化學(xué)反應(yīng)式如下：

Cu+O₂→CuO

CuO+H₂SO₄→CuSO₄+H₂O

溶銅工序需要注意管控環(huán)境中的粉塵，原料液中的異物，防止后續(xù)沾在銅箔表面，產(chǎn)生凹凸點，這種情況可能會在涂布時候，掛到模頭，產(chǎn)生斷帶。所以在此步驟要增加過濾工序，徹底將溶液中的雜質(zhì)過濾掉。

將溶解銅工序得到的CuSO₄溶液作為電解液，利用大直徑的鈦輥作為陰極，弧形的鉛合金板作為陽極，控制電化學(xué)工藝參數(shù)，溶液中的銅離子就會在陰極析出，形成連續(xù)的銅層。通過陰極輥的連續(xù)轉(zhuǎn)動，沉積的銅箔會不斷的剝離成卷，得到生箔，示意如下圖：

銅箔有毛面和光面之分，同陰極輥接觸的光面，而與電解液直接接觸的是毛面，其SEM圖如下：

由于銅容易發(fā)生氧化，得到生箔后，還需要進行粗化，鍍阻擋層和抗氧化層，以便于存儲運輸。具體的過程示意圖如下：

由于不同廠家電芯的型號，生產(chǎn)工藝的差異，如卷繞，疊片等差異，對于基材銅鋁箔來說，一個寬度很難為不同廠家所通用，所以需要在分切工序，分切成企業(yè)所需要的特定寬度。

來源：電池方舟

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