高抗拉高延伸锂电铜箔：性能提升与应用优势

随着新能源行业的高速发展，锂离子电池的能量密度要求日益提高。锂电池负极集流体未来会向轻薄化、高抗拉、高延伸方向发展。在锂电铜箔领域，铜箔厚度、抗拉强度、延伸率、粗糙度、弹性模量以及表面润湿性等指标是产品的核心技术。今天我们就为大家重点介绍高抗拉、高延伸锂电铜箔及花园新能源公司在这一领域的研究现状。

一般来说，行业内根据锂电铜箔的抗拉强度将铜箔细分为普抗（300—400MPa）、中抗（400—500MPa）、高抗（500—600MPa）和超高抗（＞600MPa）铜箔。锂电铜箔的延伸性能则需要结合铜箔实际厚度进行分析。如6微米锂电铜箔常规延伸（＞4%）、高延（＞6%）；8微米常规延伸（＞5%），高延（＞8%）。值得一提的是，市面上的高延伸6微米锂电铜箔厂家报告延伸率可以达到10—20%，而在下游厂家测试其延伸率“大大缩水”，是由于双方切刀有差异。本文提及的延伸率以下游锂电池厂标准为主。

由于目前高延伸、高抗拉锂电铜箔在行业内暂无统一标准，高抗拉、高延伸锂电铜箔标准基本根据下游需求来制订。如目前在消费类电池的主流技术标准中，以6微米为例，高抗拉铜箔的抗拉强度基本在400-600 MPa，高延伸铜箔的延伸率＞6%。

一般来说，铜箔的抗拉强度同时受厚度和晶粒尺寸的影响，在厚度不变时，抗拉强度随着晶粒尺寸的减小而增大；在晶粒尺寸相当时，抗拉强度与厚度成正比；抗拉强度在不同的厚度晶粒尺寸比区间规律不同，厚度晶粒尺寸比较小时（＜4），抗拉强度和厚度成正比，而厚度晶粒尺寸比较大时（＞15），抗拉强度与厚度成反比关系^[1]。

在厚度不变时，抗拉强度随着晶粒尺寸的减小而增大，可以用细晶强化机理解释：对于一般多晶体材料而言，晶界的自由能很高（相对于晶粒内部），可视为阻碍位错运动的势垒。在外力的作用下，为了在相邻晶粒内产生切变变形，晶界处必须产生足够大的切变应力。抗拉强度与滑移从塑性变形的晶粒转移到相邻晶粒密切相关，而这种转移能否发生，主要取决于在已滑移晶粒晶界附近的位错塞积群所产生的应力集中能否激发相邻晶粒滑移系中的位错源，使其开动起来，进行协调性的多滑移。而细化晶粒可以产生更多的晶界，如果晶界的结构未发生变化，则需施加更大的外力才能产生位错塞积，从而使材料强化。因此，晶粒尺寸影响下的抗拉强度与位错塞积程度成正比。

大量研究分析发现，可以在生箔制造过程中，加入一系列添加剂优化铜箔的晶粒尺寸、形态、取向以及内应力等微观结构，从而实现铜箔的高力学性能可控生产。通过细化晶粒、选择合适的晶面织构以及提高溶液洁净度等措施，可以显著提升高抗拉铜箔的抗拉强度和延伸率。例如，具有（220）晶面织构的晶粒有利于提高抗拉强度，（200）晶面织构则有助于提高延伸率。同时，保持高溶液洁净度和采用等轴晶及纳米孪晶组织也可以进一步提升铜箔的力学性能。

在介绍了高抗拉和高延伸锂电铜箔的理论知识后，我们再来探讨一下高抗拉高延伸铜箔的具体应用优势。

高抗拉高延伸铜箔的应用优势主要体现在以下几个方面：

1. 可以提高下游电池厂的涂布碾压效率，避免断带，从而提高生产效率；

2. 通过增加负极活性物质负载量，从而提高电池的能量密度；

3. 能够增强极片的压实密度并降低电极片的厚度，从而提高锂离子电池的能量密度；

4. 可以在电化学循环过程中，更好地抑制因为活性材料膨胀收缩导致的部分变形，从而提高电池的耐久性。

花园新能源公司研发技术人员对现有添加剂不断进行实验，自主研发出一种新型复合添加剂，可在控制较低翘曲的同时调控晶粒尺寸，控制（220）、（200）织构择优生长。花园新能源公司最终成功研发出6微米超高抗拉铜箔（抗拉大于700MPa），6微米高抗拉高延伸铜箔（抗拉大于400MPa，延伸率大于6%）等一系列产品，目前已经可以实现批量化生产。

高抗拉高延伸技术未来仍有许多技术屏障需要去突破，这是一个艰巨的任务。但花园新能源的研究不会止步，只有不断精进、深化、细化工艺，才能真正践行以客户为中心的发展理念，切实为客户解决问题！