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三井金属开发出网格状铜箔 兼顾轻量化及可靠性

时间:2019-05-16 13:07  来源:网络整理  阅读次数: 复制分享 我要评论

  作为锂离子充电电池的新型负极集电体,三井金属开发出了空隙率为50%的铜箔。通过打孔除了可减轻铜箔的重量之外,还提高了电极材料与集电体的粘合性,即使长期使用也能确保电池的可靠性。

  以往的负极集电体采用没有打孔的铜箔。在铜箔上打孔的优点之一是可减轻锂离子充电电池的重量。配备在HEV(混合动力车)上的电池单元数量较少,但在EV(电动汽车)上,仅铜箔的重量就达10kg以上。如果采用新开发的铜箔,最少可减轻5kg。而且,可在打孔的部分额外填加电极材料,因此还有助于延长EV的续航距离。

  使用新铜箔的另一优点是可确保电池的可靠性。现有锂离子充电电池的负极,集电体采用铜箔,电极材料采用石墨。这些物质利用名为Binder的粘结剂进行粘合,但长期使用后存在粘合性变差的课题。粘合性变差后,电极材料与集电体之间的充放电能力就会下降,因此电池寿命缩短。如果是带孔的集电体,便可在集电体的孔中添加电极材料,因此能够提高集电体两面的电极材料粘合性。

  新铜箔的孔直径为100μm。铜箔的厚度面向车载用途时通常为10μm。在设计电池时,对铜箔的要求是在它与电极材料之间进行充放电。容积越小越好。一般情况下,容积与集电体的面积成比例,它决定在集电体与电极材料之间进行充放电的性能。此次的铜箔,打孔的部分面积减小,但通过打孔追加了侧面的断面积。

  整张铜箔与打孔前相比,表面积减小。据三井金属介绍,电极材料厚度较薄时,可减小因铜箔表面积缩小而导致的输出特性降低的影响,但设置较厚的电极材料时,便会受到集电体面积减小的影响。但可以获得轻量化及提高可靠性的优点。

  采用以往的机械加工方法在铜箔上打孔时,直径的上限为最大300μm左右。而且采用机械加工方法打孔,孔的周围会产生毛边,因此还需去除毛边的工序。

  此次的铜箔采用把绝缘体部分印刷到底板上,再通过电气分解使铜析出的方法制造而成,绝缘体上不析出铜。具体做法是在底板上印刷多个孔状绝缘体,孔的部分不被镀铜,便可形成带孔的铜箔。

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