リチウム電池のよくあるトラブルと解説

正負極の集電材にアルミ箔や銅箔を使用しているのには何か特別な理由があるのでしょうか？逆に使用しても問題ないでしょうか？多くの文書ではステンレスメッシュが直接使用されていることがわかります。違いはありますか？


1. 両方とも、良好な導電性、柔らかな質感 (接着にも有益である) を備え、比較的一般的で安価であるため、液体コレクターとして使用されます。同時に、両方の表面に酸化保護膜の層を形成することができます。




2. 銅の表面の酸化層は半導体であり、電子伝導性を持っています。酸化層が厚すぎるため、インピーダンスが大きくなります。アルミニウム表面の酸化皮膜は絶縁体であり、酸化皮膜は電気を通しません。ただし、厚さが薄いため、トンネル効果によって電子伝導性が得られます。酸化層が厚いと、アルミ箔の導電性が低下し、絶縁性も低下します。一般に、液体コレクターの表面は使用前に洗浄する必要があります。油汚れの除去と厚い酸化皮膜の除去を同時に行うことができます。




3. 正極の電位が高く、アルミニウムの薄い酸化物層が非常に緻密であるため、コレクタの酸化を防ぐことができます。しかし、銅箔の酸化皮膜は比較的緩いものです。酸化を防ぐためには電位が低い方が良いのです。同時に、LiとCuは低電位でリチウム層間合金を形成することが困難です。ただし、銅表面の酸化が多くなると、Liはやや高い電位で酸化銅と反応してしまいます。アルミ箔は負極として使用できません。 LiAl 合金化は低電位で発生します。




4. 液体の収集には純粋な組成が必要です。 AL の不純な組成は、非緻密な表面マスクと孔食を引き起こし、さらに表面マスクの破壊は LiAl 合金の形成につながります。銅メッシュは重硫酸塩で洗浄した後、脱イオン水で焼き付けますが、アルミニウムメッシュはアンモニア塩で洗浄した後、脱イオン水で焼き、スプレーすると良好な導電効果が得られます。