典型锂离子电池结构主要包括正极、负极、电解液和隔膜四部分。集流体，指汇集电流的结构，主要是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出。另外，电池中的集流体还需要承担起正负极材料的载体的角色。

锂离子电池通常使用的负极集流体为铜箔，正极集流体为铝箔。集流体的目的主要是导电，按照导电系数排序：银→铜→金→铝→钨→镍→铁，选择铝和铜有以下因素：

1、成本：考虑到大规模推广，银和金的成本太高；

2、机械加工：铝和铜的质地软，可加工性较好；

3、氧化性：铜在空气中相对稳定，铝会形成一层氧化膜，但是比较薄，可以通过隧道效应实现电子电导；

4、电位：正极的电位较高，铝箔的氧化电位较高，因此铝箔一般用作正极集流体，铝箔作为负极集流体会与锂反应。铜箔一般用作负极集流体，不与锂反应。

     近年来，电池用铜箔、铝箔行业随着新能源汽车市场飞速发展而同步起飞。根据起点研究院（SPIR）数据统计，2020全球锂电池出货量为259.5GWh，同比增长34%，预计到2025年将达1135.4GWh，相比2020年增长337.5%。2020年，国内锂电池出货量已经达到158.4GWh，同期锂电铜箔的出货量从3.1万吨提升至14.6万吨，复合增速高达29%。按照每GWh需要铜箔800吨、铝箔400吨测算，预计到达2025年全球铜箔市场需求达到90.8万吨，铝箔市场需求达到45.4万吨。

电池铜箔的供应，2021年随着新能源汽车增长，铜箔的需求量激增。但一条传统的铜箔产线扩建周期通常在1-2年。因此，尽管铜箔企业已经大幅扩产，但供给缺口依然存在。加工费持续涨价，2021年上半年6微米和8微米铜箔加工费涨幅分别超过30%和50%。

电池铝箔的供应，国内动力电池和储能领域的主流型号为13μm，每吨加工费在1.5-1.8万元左右。海外动力及储能领域的主流铝箔厚度为15μm，出口产品的加工费在2.2-2.6万元左右；

全球锂电池出货量及预测（GWH）

复合集流体的核心工艺均是以PET、PP等材料为基材，在PET膜材料的两面分别沉积金属铜/铝。其中镀铜膜和镀铝膜存在一定差异，镀铜膜涉及离子置换工艺。

复合集流体结构

复合集流体与传统箔材工艺比较

优势

1、成本优势

与传统箔材相比，复合集流体金属材料使用量减少，因此原材料成本得以下降。但目前复合铜箔价格依然偏高。但随着技术成熟，规模化生产，成本有望降低。复合铝箔的成本优势较为突出，根据诺德股份消息，复合铝箔的厚度仅为单一铝箔的一半。

2、安全性高

复合集流体中间的PET层和阻燃结构，起到隔断正负极相连的作用，避免因正负极短路造成热失控问题发生，PET铜箔在刺穿测试中可以做到只冒烟不起火的状态。

3、能量密度高

由于PET材料密度较小，复合金属箔质量比纯金属轻1/5-1/3，传统金属集流体占电池比重达到15%，因此电池层级的能量密度增加4%左右。

4、长寿命

在电池充放电过程中，高分子材料可以吸收极片活性物质层锂离子嵌入脱出产生的膨胀-收缩应力，保持极片界面的稳定性，电池的循环寿命实现提升。

冲击测试中的保护           

缺陷

1、箔材穿孔

磁控溅射和蒸镀的过程中，高温的金属熔融物可能飞溅熔穿箔材，引起箔材断带，第二代蒸镀设备针对该问题进行了改善，但依然无法完全杜绝。

2、产能瓶颈

由于磁控和蒸镀的节拍限制，目前复合箔生产效率不及传统箔材，产品放量过程中存在瓶颈。

3、电池内阻增大

复合箔的PET和金属之间存在接触电阻，另外存在助燃剂等介质，电池的电阻会有所增加。

4、新增工序

常规的生产工艺无法直接平移，至少需要增加一个转接焊工序，用来制造极片的极耳。

原则上，理想的锂离子电池集流体应满足以下几个条件:

(1) 电导率高;

(2) 化学与电化学稳定性好;

(3)机械强度高;

(4) 与电极活性物质的兼容性和结合力好;

(5) 廉价易得;

(6) 质量轻。

其他集流体材料比较

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