上一篇文章介绍了铜箔、泡沫铜、铝集流体的特点,本篇文章将继续介绍其它集流体。
2.3 镍集流体
相对而言,镍属于贱金属,价格较为低廉,具有良好的导电性,且在酸、碱性溶液中较稳定,因此,镍既可以作为正极集流体,也可以作为负极集流体。与其匹配的既有正极活性物质磷酸铁锂,也有氧化镍、硫及碳硅复合材料等负极活性物质。
镍集流体的形状通常有泡沫镍和镍箔两种类型。由于泡沫镍的孔道发达,与活性物质之间的接触面积大,从而减小了活性物质与集流体间的接触电阻。而采用镍箔作为电极集流体时,随着充/放电次数增加,活性物质易脱落,影响电池性能。同样,表面预处理工艺也适用于镍箔集流体。如对镍箔集流体表面进行刻蚀后,活性物质与集流体的结合强度明显增强。
2.4 不锈钢集流体
不锈钢是指含有镍、钼、钛、铌、铜、铁等元素的合金钢,具有良好的导电性和稳定性,可以耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等强腐蚀介质的化学侵蚀。不锈钢表面也容易形成钝化膜,可以保护其表面不被腐蚀,同时不锈钢可以比铜加工得更薄,具有成本低、工艺简单及大规模生产等优点。不锈钢可以作为正极或负极的集流体,常见的不锈钢集流体有不锈钢网和多孔不锈钢两种类型。 2.4.1 不锈钢网集流体 不锈钢网的质地致密,作为集流体时,其表面被电极活性物质包裹,基本不与电解液直接接触,不易发生副反应,有利于提高电池的循环性能。
2.4.2 多孔不锈钢集流体
为了充分利用活性物质、提高电极的放电比容量,一个简单有效的方法便是采用多孔集流体。
2.4.3 碳集流体
以碳材料作为正极或负极集流体时,可以避免电解液对金属集流体的腐蚀,且其具有资源丰富、易加工、低电阻率、对环境无危害、价格低廉等优势。 碳纤维布以其自身良好的柔软性、导电性以及电化学稳定性等优点,可用作柔性锂离子电池的集流体。碳纳米管是另一种形貌的碳集流体,相对于金属集流体而言,其明显的优势在于质量轻巧,且可以大幅度提高电池的能量密度。
2.4.4 复合集流体
除了单一集流体如铜集流体、铝集流体、镍集流体、不锈钢集流及碳集流体等受到广泛关注外,近年来,复合集流体也引起了学者们的研究兴趣,如导电树脂、覆碳铝箔及钛镍形状记忆合金等。
2.4.5 导电树脂集流体
聚乙烯(PE) 和酚醛树脂(PF) 集流体是将导电填料与高分子树脂基体复合而成。以PE 和PF作为基体材料,与导电填料( 石墨、碳黑) 均匀混合,制备了复合集流体,并研究它们的物理化学性能。石墨烯是一种由碳原子经sp2杂化而形成的独特的新型二维碳功能材料,具有超高的电导率、比表面积及机械强度等诸多优点,既可以替代石墨作为锂离子电池的负极活性物质,也可以作为集流体材料。
2.4.6 钛镍形状记忆合金集流体
钛镍形状记忆合金是由镍和钛组成的二元合金,随着外界温度或所受压力的改变可以在两种不同的晶相之间相互转化。钛镍形状记忆合金能通过改变自身相态来抑制活性 物质在充放电过程中的体积变化,提高电池的循环寿命。
