对于锂离子电池来说,通常使用的正极集流体是铝箔,负极集流体是铜箔。为了集流体在电池内部稳定性,二者纯度都要求在98%以上。随着锂电技术的不断发展,无论是用于数码产品的锂电池还是电动汽车的电池,我们都希望电池的能量密度尽量高,电池的重量越来越轻,而在集流体这块主要就是降低集流体的厚度和重量,从直观上来减少电池的体积和重量。
我们都知道,锂电池工作原理是将化学能转化为电能的一种电化学装置,那么在这个过程中,我们需要一种介质把化学能转化的电能传递出来,这里就需要导电的材料。而在普通材料中,金属材料是导电性好的材料而在金属材料里价格便宜导电性又好的就是铜箔和铝箔。同时,在锂电池中,我们主要有卷绕和叠片两种加工方式。相对于卷绕来说,需要用于制备电池的极片具有一定的柔软性,才能极片在卷绕时不发生脆断等问题,而金属材料中,铜铝箔也是质地较软的金属。后就是考虑电池制备成本,相对来说,铜铝箔价格相对便宜,世界上铜和铝元素资源丰富。
正极片包括一般采用铝箔制作的正极集流体和附着在正极集流体上、含有正极活 性物质的正极膜片。正极活性物质间以及正极活性物质与铝箔依靠粘结剂粘接在一起。由 于阴极活性物质自身的特性影响 ,譬如压实密度,而相对较低压实密度的正极材料(嬖如 磷酸铁锂,锰酸锂材料),因为自身较低的压实密度,导致正极活性材料即使在冷压之后其 颗粒与集流体之间接触仍然不好,导致循环变差倍率性能变差。
锂离子电池电芯主要由正极片、负极片、隔膜、电解液组成。正极通常由活性物质(如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等)与导电剂(如乙炔黑、导电石墨、炉黑等)以及粘结剂(如聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶)等混合均匀,搅拌成糊状浆料,均匀地涂覆在铝箔的两侧,在氮气流下干燥以除去有机物分散剂,然后用辊压机压制成型,再按设计要求裁切成规定尺寸的极片。
锂离子电池在充放电过程中会由于脱嵌锂而发生结构膨胀或收缩。在对锂离子电池充电时,负极侧发生的是插层嵌锂(例如石墨负极、硬碳负极等)或合金化嵌锂(例如硅基负极、锂金属负极等)的过程,因此负极材料一般会随着嵌锂深度的增加而发生明显的体积膨胀,例如石墨负极一般会产生10~15%的体积膨胀,而硅基负极大可产生300%的体积膨胀。
正负极片处理过程中,需要人工拆解,剥离,采用破碎,筛分,研磨,除尘等组合工艺,对正负极片进行分离回收,包括铜,铝,石墨,黑粉稀有金属,分选回收率可达99%以上!