电池级铜箔
电池铜箔
什么是锂电池铜箔？
锂电池铜箔是一种厚度极薄的铜质薄片，通常由纯铜制成，其纯度要求较高，一般在 99.8% 以上。
从微观结构来看，铜箔由许多微小的铜晶粒组成，这些晶粒在轧制或电解沉积过程中形成特定的取向和织构，影响铜箔的力学性能和电学性能。
在锂电池中的作用：
集流作用：在锂电池充放电过程中，铜箔作为负极的集流体，能够收集和传输负极产生的电子，使电子能够顺利地在电池内部流动，从而形成完整的电流回路。
支撑作用：为负极活性物质提供物理支撑，保证负极材料在电池充放电循环过程中的结构稳定性，防止活性物质脱落，从而维持电池的性能和寿命。
电池级铜箔有哪些要求呢？
物理性能要求
厚度及厚度均匀性：随着锂电池向高能量密度发展，铜箔趋于轻薄化，目前常见的有 6μm、4.5μm、4μm 等厚度，更薄的铜箔如 3.5μm 也在研发验证中。同时，需保证厚度均匀性，厚度偏差一般要求控制在较小范围内，否则会导致电池性能不均匀，影响电池一致性和可靠性。
表面粗糙度：合适的表面粗糙度对负极活性物质的附着和涂布效果至关重要。表面粗糙度过大，会使活性物质涂布不均匀，增加电池内阻；过小则可能导致附着性不佳。一般动力电池用铜箔的粗糙度 Rz 值要求不超过 2 微米。
尺寸精度：铜箔的尺寸精度要高，包括长度、宽度和厚度等方面，以确保在电池生产过程中能够准确地进行加工和组装，避免出现位置不准确、配合不良等问题，影响电池的生产效率和质量。
力学性能要求
高抗拉强度：电池企业对锂电铜箔的抗拉强度要求日益提高，普抗（300-400MPa）虽仍是主流但比重逐渐降低，中抗（400-500MPa）、高抗（500-600MPa）和超高抗（＞600MPa）铜箔需求快速提升。高抗拉强度可提高电池生产中的涂布碾压效率，避免断带现象。
高延伸率：延伸率的重要性也日益凸显，高延锂电铜箔产品的需求比重在快速提升，超高延锂电铜箔产品的需求也已出现。以中抗铜箔为例，优异的 5μm、6μm、8μm 锂电铜箔的延伸率要维持在 6%、10%、15% 以上，高延伸率可增强极片的压实密度并降低电极片的厚度，更好地抑制电池循环过程中活性材料的变形，从而提高电池的耐久性和使用寿命。.
电学性能要求
低电阻率：作为负极集流体，铜箔需具有良好的导电性能以减少电池内部的能量损失，降低电池内阻，提高电池的充放电效率和功率性能，进而改善电池的整体性能，延长电池使用寿命。
化学性能要求
高纯度：一般要求铜含量在 99.8% 以上，杂质含量低，以保证其优异的电学性能和化学稳定性，避免杂质对电池性能产生不利影响，防止在电池充放电过程中因杂质的存在而引发副反应，影响电池的容量、寿命和安全性。
良好的耐腐蚀性：在电池的使用环境中，铜箔需要具备一定的耐腐蚀性，以防止其被电解液等物质腐蚀，从而保证电池的性能和寿命。
外观质量要求
表面质量：应避免出现表面粗糙、颗粒、色差、划痕、凹凸点等缺陷，这些问题可能会对电解铜箔的外观和使用性能产生不良影响，如导致涂布工序断带、导电性不一致等问题，进而影响锂离子电池的内阻和性能。
外观花纹和色差：需控制电流值稳定、防氧化液浓度合格、水洗喷嘴畅通、设备辊表面清洁，并培养员工正确操作习惯，以解决外观花纹和色差问题。
生产工艺
电解法：将硫酸铜溶液作为电解液，以铜作为阳极，不锈钢辊作为阴极，在直流电的作用下，铜离子在阴极表面还原析出形成铜箔。该方法生产的铜箔具有纯度高、结晶细致、机械性能好等优点，但生产过程中对电解液的成分、温度、电流密度等工艺参数控制要求较高。
轧制法：通过将铜锭经过多次轧制加工，使其逐渐变薄形成铜箔。轧制法生产的铜箔具有较高的强度和硬度，但生产效率相对较低，且产品的厚度均匀性较难控制，一般适用于生产较厚的铜箔或对强度要求较高的特殊用途铜箔。
发展趋势
轻薄化：随着锂电池向高能量密度方向发展，对铜箔的轻薄化要求越来越高。
复合化：采用有机薄膜作为载体，利用溅镀法等工艺制备的复合铜箔，兼备聚合物优良的塑性和铜的导电性，能够减轻铜箔的整体重量，减少铜原料的用量，同时提高电池的安全性，是未来锂电铜箔的一个重要发展方向。
高性能化：研发高抗拉强度、高延伸率、高导电性等高性能的锂电铜箔，以满足新能源汽车、大功率储能等领域对锂电池高功率、长寿命、高安全性的要求。
绿色环保化：在环保政策日益严格的背景下，开发更加环保的生产工艺和表面处理技术，降低铜箔生产过程中的污染物排放，实现绿色可持续发展。