锂电池技术革新：探索复合集流体的应用与优势

锂离子电池以其高能量密度、长寿命、环保等特性，已成为电动汽车、便携式电子设备等领域不可或缺的核心组件。锂离子电池主要由正极、负极、电解液和隔膜四大核心部分组成。其工作原理是基于锂离子在正负极之间的可逆嵌入和脱嵌过程，实现电能的存储与释放。正极材料多为锂的过渡金属氧化物，负极则多为石墨或硅碳复合材料，电解液则负责锂离子在正负极间的传输，而隔膜则起到隔离正负极、防止短路的作用。
 

锂电池拆解结构图

集流体，作为锂离子电池的重要组成部分，承担着将电极活性物质产生的电流汇集并输出的关键任务。在锂离子电池中，正极常用铝箔，负极则采用铜箔，这主要是因为铝和铜在满足导电和承载要求的同时，还具有一定的延展性，便于薄化，从而提高电池的能量密度。

传统的集流体主要使用金属铜和铝，这些材料因其在导电性、延展性和稳定性等方面的良好表现，以及成本上的优势而被广泛应用。然而，随着动力电池高密度、高容量的发展趋势，传统的金属集流体在重量和体积上的占比成为提升电池能量密度的瓶颈。

为了应对这一挑战，复合集流体技术应运而生。复合集流体是一种由两种或更多种不同性质的材料组成的混合系统，通常以PET/PP/PI等高分子材料作为中间层基膜，然后在基膜两侧镀铝或铜，形成一种类似三明治夹层结构的复合材料。这种结构不仅显著降低了集流体的重量和厚度，还提升了电池的能量密度。据研究数据显示，与采用最薄的商用金属箔集流体（约6μm）组装的锂离子电池相比，复合集流体可以将能量密度提高16-26%（取决于不同电池类型）。
 

复合集流体呈三明治结构

复合铜箔/铝箔示意图

除了能量密度的提升，复合集流体还在安全性方面表现出显著优势。由于复合集流体的主体是抗压强度高、熔点低的高分子材料，其导电能力相对较低，这可以降低热失控的风险，增加动力电池的安全性能。当电池内部发生短路时，短路电流可以熔断高分子材料层，从而切断电流回路，防止电池发生安全事故。

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