集流體是鋰離子電池的關鍵輔材,主要作用是導電。集流體既充當正負極活性材料的載體,又充當正負極電子收集與傳導體,其作用則是將電池活性物質產生的電流匯集起來,以產生更大的輸出電流。通常選擇銅箔作為負極集流體,選擇鋁箔作為正極集流體。據高工鋰電,目前國內動力電池正在加快 6μm 銅箔替代 8μm 的導入步伐,頭部電池企業 6μm 銅箔的滲透率已經超過了 90%,2021 年起頭部電池企業進一步加快 4.5μm 極薄銅箔的導入。鋁箔因導電性好、質地軟、制造技術成熟、成本低等特點成為鋰離子電池正極集流體的首選,目前應用厚度是 9-20μm。復合集流體在材料和結構上顛覆傳統集流體。復合集流體采用“金屬-PET/PP高分子材料-金屬”三明治結構,以高分子絕緣樹脂 PET/PP 等材料作為“夾心”層,上下兩面沉積金屬鋁或金屬銅,引入高分子絕緣材料替代傳統純金屬結構,通過金屬層與高分子層機械-電-熱性能的多重耦合關系,突破傳統集流體功能局限。
復合集流體的產業化初衷是為了改善電池安全性。針刺實驗中,傳統箔材會產生大尺寸毛刺,造成內短路,引起熱失控。三明治的特殊結構使復合集流體產生較小的毛刺尺寸,疊加高分子材料層受熱發生的短路效應,短時間內可降低短路電流,同時有效防止鋰枝晶穿透隔膜引發的熱失控。據文獻《高安全鋰離子電池復合集流體的界面強化》,傳統鋁箔在針刺后立即發生短路,PET 復合鋁箔在針刺后電壓基本可維持 4V,且無起火冒煙現象,有效阻止了電池的內短路。
