锂电池中的铝箔究竟有何用？

铝箔通常被作为正极集流体和软包封装铝塑膜的阻隔层在锂离子电池中使用，随着锂离子电池市场的不断扩大其也成为了铝箔的一个新兴消费领域。随着近些年锂电迅猛发展，锂电池用集流体发展也很快，目前正极铝箔已经由前几年的16μm降低到8μm。

铝箔在锂离子电池中的应用

铝箔—锂离子电池的正极集流体

集流体的作用主要是为电化学反应提供电子通道，加快电荷转移，减少电化学极化，提高充放电库仑效率，而极少参加Li 的嵌脱反应。铝箔集流体在不同条件下的电化学性能及形态结构变化要优于同等条件下的铜箔，铝箔作为锂电池正极的对电极时，无明显腐蚀，其极化电流在正极的整个极化电位范围内均呈现较小并且稳定，嵌锂容量极小，非常适合作为正极集流体。

铝箔—锂离子电池软包封装材料的阻隔层

软包装技术是目前锂离子电池三种封装技术之一 ，但由于软包装材料与电池的内部材料直接接触，因此对于软包装材料也有着苛刻的使用要求，其中很重要的两点就是：（1）具有极高的阻隔性，阻隔性不好会降低锂离子电池的比容量，使电池起鼓，导致循环寿命和电化学性能的降低，严重的还会使电池失效。（2）具有良好的冷冲压成型性。良好的冷冲压成型性才能保证包装后的电池芯封口规整严密，外观平整，包装牢固。

而铝箔以其极高的阻水和阻氧性被用做各种高阻隔性包装材料而广泛使用，无针孔的铝箔在物理上可以隔绝外界的水和氧气渗透到电池芯内部，同时铝箔作为一种金属材料本身就具有一定的延伸率和抗拉强度可以满足冷冲压成型，因此选取适当厚度的软状态铝箔可以完美地满足以上两个要求。

铝箔在锂离子电池上的其他应用

为减轻电池重量，有些方形锂离子电池采用铝壳代替不锈钢壳；锂离子电池的极耳一般采用0.1mm厚度的铝箔。

图片源自鼎盛新材

集流体铝箔导电涂层

由于应用限制，铝箔在作为电池极耳和阻隔层方面除厚度外并没有较大技术进展，但作为正极集流体，集流体铝箔在导电层涂覆处理上却有着诸多进展，通过导电层涂覆，可以使铝光箔表面粗糙度增加，同时减小浸润角，提高粘附性，使集流体上活性物质附着更牢固，最终达到降低接触阻抗与极化电阻，减轻内部极化从而提升电池倍率和循环性能的功效。目前导电涂层材料有表面涂碳、石墨烯涂层、碳纳米管涂层、复合涂层等。

涂碳铝箔

在磷酸铁锂电池中，铝光箔正极集流体与活性材料之间粘结力较差，内阻和极化较大，影响了电池循环寿命，而通过在铝光箔表面涂覆碳层可以有效改善正极集流体与活性材料之间的接触，优化磷酸铁锂电池性能，提高电池循环寿命。同时涂覆碳层可以在磷酸铁锂颗粒与集流体之间形成一层电子导电层，从而提高电子传输效率，减少集流体的氧化腐蚀。

涂石墨烯铝箔

石墨烯作为一种新型导电碳材料，是由碳原子组成的单层蜂窝状二维片状晶体，其独特的二维结构可大幅提升其比表面积及电导率。作为涂层材料，石墨烯涂层相比涂碳层厚度更薄、粘性更强，涂覆后可以有效减少活性材料的膨胀脱离。

碳纳米管涂层铝箔

碳纳米管凭借其独特的纳米管状结构及优异的导电、导热性能，被认为是一种理想的涂层增强材料，作为一种锂离子电池导电剂有着巨大应用潜力。同时碳纳米管的比表面积很大，使电池中的锂离子可以吸附在碳纳米管外壁，以改善集流体铝箔与活性物质之间的接触。碳纳米管的涂覆有效降低了传统集流体铝箔与活性物质之间的界面电阻，同时改善了活性物质的润湿性。

复合涂层铝箔

由两种或两种以上不同性质材料作为铝箔涂层，例如石墨烯-碳纳米管复合涂层以及炭黑/石墨烯复合涂层。在集流体铝箔表面涂覆石墨烯-碳纳米管复合涂层可以提升集流体与活性物质之间的界面导电性以及粘附性；炭黑/石墨烯复合涂层涂覆集流体铝箔，相比纯石墨烯涂层，复合涂层中的炭黑能弥补石墨烯较弱的层间电导，能在集流体和活性物质之间形成更好的导电网络，更好改善电池性能。

根据鑫椤锂电数据，每 GWh 三元电池需要电池箔 300-450 吨，每 GWh 磷酸铁锂电池需要电池铝箔 400-600 吨；而钠离子电池中由于正极和负极均使用铝箔，每GWh 钠电池需要铝箔 700-1000 吨，随着锂离子电池的广泛应用以及钠离子电池的商业化使用，预计到2025年，电池级铝箔的用量也将达到100万吨以上。

国内电池级铝箔生产企业：鼎胜新材、万顺新材、东阳光、南山铝业、常铝股份、华北铝业、厦顺铝箔、永杰新材、昭和电工、明泰铝业、长沙晟通、宏创控股、龙鼎铝业、海星股份等。

参考资料：

【1】郭磊,孟庆玉等.锂离子电池集流体铝箔表面改性研究现状

【2】李俊鹏,党海峰等.铝集流体表面处理对锂离子电池性能的影响

【3】王世鑫,杨高洁.铝箔在锂离子电池中的应用

【4】光丽新能科技.为什么锂电池负极用铜箔，正极用铝箔？

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