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挣脱有铬的枷锁,选择无铬的自由!

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花园新能源自主研发的绿色无铬锂电铜箔,目前已通过锂电客户端验证!
上期带大家了解了Cr(Ⅵ)的钝化和致癌机理,本期将着重介绍无铬钝化技术的研究进展和开发进度。
一、无铬钝化技术介绍
传统锂电铜箔采用含Cr(Ⅵ)的铬酸或铬酸盐进行钝化处理,但Cr(Ⅵ)易造成环境污染,人体吸收后严重者可引发肺炎甚至癌症。
随着对环保意识与锂离子电池回收观念的增强,无铬钝化技术变得越来越重要。但目前国内外尚无成熟、可量产化的锂电铜箔无铬钝化技术。目前常用的无铬钝化体系技术的优缺点如下图所示:
挣脱有铬的枷锁,选择无铬的自由!(图2)
图1 无铬钝化技术体系的优缺点

二、花园新能源实现无铬钝化技术突破

随着锂离子电池向着高能量密度和快充化发展,铜箔的使用环境日渐苛刻。传统的单一无铬钝化体系无法满足铜箔抗氧化需求。因此,两种或多种体系配合使用的复合技术应运而生,复合体系比单一体系使用时具有更好的抗氧化性能。
挣脱有铬的枷锁,选择无铬的自由!(图3)
图2 花园无铬钝化液钝化示意图

花园新能源通过分析总结无铬钝化液各组分的聚合、配位、自组装、水解等成膜机理和协同效应,自主研发的无铬钝化技术已完成批次性生产。无铬钝化液在铜箔表面形成一层单分子层的有机酸膜并与铜箔形成化学键,在电场的作用下,有机酸膜再与溶液中无毒害的金属离子耦合,形成致密的钝化膜,从而赋予了无铬铜箔良好的抗氧化性能。

三、花园新能源无铬钝化铜箔的优势

1.高温抗氧化性能优异

挣脱有铬的枷锁,选择无铬的自由!(图4)
图3无铬钝化层EDX能谱

花园新能源研发的无铬铜箔钝化层厚度只有30nm,且EDX能谱中没有发现Cr、O等物质。经测试,无铬钝化铜箔在140℃下烘烤40min抗氧化性能合格,甚至在160℃下烘烤15min抗氧化性能仍合格。无铬锂电铜箔高温抗氧化与高温耐久性优于有铬锂电铜箔。经验证,无铬铜箔在室温下放置90天后,色泽均一,仍具有高温抗氧化性。

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表1 高温抗氧化性能测试

2.制程性能与电性能可替代有铬铜箔

目前,花园新能源研发的绿色无铬锂电铜箔已成功通过锂电下游客户端验证。表2列出了花园新能源的无铬铜箔与传统的有铬铜箔制成电池的各性能比较情况。通过表2可以看到,电池涂布辊压、延展率、剥离强度、电池容量、内阻、倍率充电和满充拆解等一系列制程性能与电性能,有铬铜箔与无铬铜箔几乎无差异,无铬锂电铜箔完全可以替代目前使用的有铬铜箔。

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表2 电池性能测试
3.污水处理环保高效
工业生产中常采用稀硫酸和亚硫酸氢钠将含Cr(Ⅵ)的废水还原成Cr(Ⅲ),还原后用聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)液碱沉淀,利用酸将上清液的pH调节至中性排放,但该方法需要消耗大量中和试剂,同时也会产生大量不易处理的沉淀。花园新能源研发的无铬钝化液中不含有害重金属离子,只需简单调控pH即可排放,减少工业排放废水和固体废弃物,保护生态环境,符合国家可持续发展的战略方针。
当前,绿色、低碳、环保、可持续发展理念已成为全球共识。各国对有毒有害物质使用控制标准将会越来越严格。镀铬工艺以及Cr(Ⅵ)将会逐步被先进技术所替代。花园新能源成功研发的绿色无铬锂电铜箔响应国家号召,顺应时代潮流,填补了国内这一领域的空白,必将为中国的绿色、低碳、环保、可持续发展贡献一份力量!

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