复合集流体-23年龙头主导24年全面扩散

复合集流体-23年龙头主导24年全面扩散

集流体是锂离子电池的关键辅材,主要作用是导电。集流体既充当正负极活性材料的载体,又充当正负极电子收集与传导体,其作用则是将电池活性物质产生的电流汇集起来,以产生更大的输出电流。通常选择铜箔作为负极集流体,选择铝箔作为正极集流体。据高工锂电,目前国内动力电池正在加快 6μm 铜箔替代 8μm 的导入步伐,头部电池企业 6μm 铜箔的渗透率已经超过了 90%,2021 年起头部电池企业进一步加快 4.5μm 极薄铜箔的导入。铝箔因导电性好、质地软、制造技术成熟、成本低等特点成为锂离子电池正极集流体的首选,目前应用厚度是 9-20μm。

复合集流体在材料和结构上颠覆传统集流体。复合集流体采用“金属-PET/PP高分子材料-金属”三明治结构,以高分子绝缘树脂 PET/PP 等材料作为“夹心”层,上下两面沉积金属铝或金属铜,引入高分子绝缘材料替代传统纯金属结构,通过金属层与高分子层机械-电-热性能的多重耦合关系,突破传统集流体功能局限。

复合集流体的产业化初衷是为了改善电池安全性。针刺实验中,传统箔材会产生大尺寸毛刺,造成内短路,引起热失控。三明治的特殊结构使复合集流体产生较小的毛刺尺寸,叠加高分子材料层受热发生的短路效应,短时间内可降低短路电流,同时有效防止锂枝晶穿透隔膜引发的热失控。据文献《高安全锂离子电池复合集流体的界面强化》,传统铝箔在针刺后立即发生短路,PET 复合铝箔在针刺后电压基本可维持 4V,且无起火冒烟现象,有效阻止了电池的内短路。

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