Le collecteur de courant est l'un des composants indispensables des batteries lithium-ion, qui peut non seulement transporter le matériau actif, mais également converger et produire le courant généré par le matériau actif de l'électrode, ce qui favorise l'abaissement de la résistance interne du lithium-ion. batteries et améliorer l'efficacité coulombique de la batterie, la stabilité du cycle et les performances du multiplicateur.

 

Collecteur de courant pour batterie lithium-ion

 

En principe, le collecteur de fluide idéal pour batterie lithium-ion doit répondre aux conditions suivantes : (1) conductivité élevée ; (2) bonne stabilité chimique et électrochimique ; (3) résistance mécanique élevée ; (4) une bonne compatibilité et une bonne liaison avec la substance active de l'électrode ; (5) bon marché et facile à obtenir ; (6) poids léger.

 

Actuellement, les matériaux pouvant être utilisés comme collecteurs de batteries lithium-ion comprennent des matériaux conducteurs métalliques tels que le cuivre, l'aluminium, le nickel et l'acier inoxydable, des matériaux semi-conducteurs tels que le carbone et des matériaux composites.

 

2.1 Collecteur de cuivre

Le cuivre est un excellent conducteur métallique avec une conductivité électrique juste derrière l'argent et présente de nombreux avantages tels que des ressources abondantes, peu coûteuses et faciles à obtenir, ainsi qu'une bonne ductilité. Cependant, étant donné que le cuivre s’oxyde facilement à des potentiels plus élevés, il est souvent utilisé comme collecteur de substances négativement actives telles que le graphite, le silicium, l’étain et les alliages cobalt-étain. Les collecteurs de cuivre courants comprennent les feuilles de cuivre, la mousse de cuivre et les mailles de cuivre, ainsi que les collecteurs nano-réseaux de cuivre tridimensionnels.

 

2.2 Collecteur d'aluminium

Bien que la conductivité du métal aluminium soit inférieure à celle du cuivre, la masse du fil d'aluminium n'est que la moitié de celle du fil de cuivre pour la même quantité de puissance, et il ne fait aucun doute que l'utilisation d'un collecteur en aluminium contribue à une augmentation de la densité énergétique des batteries lithium-ion. De plus, comparé au cuivre, l’aluminium est plus abordable. Pendant le processus de charge/décharge des batteries lithium-ion, un film d'oxyde dense se forme sur la surface du collecteur de feuille d'aluminium, ce qui améliore la résistance à la corrosion de la feuille d'aluminium, et il est souvent utilisé comme collecteur pour l'électrode positive dans batteries lithium-ion.

 

2.3 Collecteur de nickel

Comparativement parlant, le nickel est un métal de base, relativement peu coûteux, a une bonne conductivité électrique et est plus stable dans les solutions acides et alcalines, de sorte que le nickel peut être utilisé comme collecteurs d'électrodes positives et négatives. Il est associé à des substances actives positives telles que le phosphate de fer et de lithium et à des substances actives négatives telles que l'oxyde de nickel, le soufre et les composites de carbone et de silicium. La forme du collecteur de nickel est généralement de deux types : mousse de nickel et feuille de nickel.

 

2.4 Collecteur en acier inoxydable

L'acier inoxydable est un acier allié contenant des éléments tels que le nickel, le molybdène, le titane, le niobium, le cuivre, le fer, etc. Il a une bonne conductivité électrique et une bonne stabilité, et il peut résister à l'attaque chimique de milieux corrosifs faibles tels que l'air, la vapeur, l'eau. et des milieux fortement corrosifs tels que l'acide, l'alcali, le sel, etc. La surface de l'acier inoxydable est également facile à former un film de passivation pour protéger sa surface de la corrosion. La surface en acier inoxydable permet également de former facilement un film de passivation, qui peut protéger sa surface de la corrosion, tandis que l'acier inoxydable peut être traité plus finement que le cuivre, avec les avantages d'un faible coût, d'un processus simple et d'une production de masse. L'acier inoxydable peut être utilisé comme collecteur d'électrodes positives ou négatives, le collecteur commun en acier inoxydable est doté d'un treillis en acier inoxydable et d'un acier inoxydable poreux de deux types.

 

2.5 Collecteur de fluide carboné

Le matériau carboné en tant que collecteur de fluide d'électrode positive ou négative peut éviter la corrosion électrolytique du collecteur métallique et présente les avantages de ressources abondantes, de traitement facile, de faible résistivité, d'absence de danger pour l'environnement, de prix bas, etc.

 

Le tissu en fibre de carbone peut être utilisé comme collecteur de fluide d'une batterie lithium-ion flexible avec sa propre flexibilité, conductivité et stabilité électrochimique. Les nanotubes de carbone sont une autre forme de collecteur de carbone, par rapport aux collecteurs métalliques, leur avantage évident est leur légèreté et peuvent augmenter considérablement la densité énergétique de la batterie.

 

2.6 Collecteur de fluide composite

En plus des collecteurs uniques tels que les collecteurs de cuivre, les collecteurs d'aluminium, les collecteurs de nickel, les collecteurs en acier inoxydable et les collecteurs de carbone, etc., ont été largement concernés, ces dernières années, les collecteurs composites ont également suscité l'intérêt des chercheurs, tels que le résine conductrice, feuille d'aluminium recouverte de carbone et alliage à mémoire de forme titane-nickel.

 

Le collecteur est l’une des parties indispensables et importantes de la batterie lithium-ion, qui a les multiples fonctions de transporter le matériau actif de l’électrode et de collecter le courant de sortie. Les collecteurs préparés avec différents matériaux et processus de production ont des propriétés différentes et ont des effets différents sur les batteries lithium-ion.

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