铜箔的厚度对锂电池性能的影响

铜箔作为锂离子电池负极（通常是石墨）的集流体，其厚度对电池的多项关键性能有显著且复杂的影响。 这是一项非常重要的电池设计与制造参数。

以下是铜箔厚度如何影响电池性能的具体分析：

1.对电池能量密度的影响

直接影响：铜箔本身不参与电化学反应，是“死重”。更薄的铜箔可以直接减轻电池的重量和体积，从而提升电池的质量能量密度（Wh/kg）和体积能量密度（Wh/L）。这是当前追求高能量密度电池（如高端电动汽车）的主流趋势，铜箔正朝着极薄化（如6μm、4.5μm甚至更薄）发展。
间接影响：在有限的空间内，使用更薄的铜箔可以为更多的活性物质（正负极材料）或更厚的电极涂层留出空间，从而增加电池容量。

另外，复合铜箔在电池中的质量占比更低：

2.对电池电化学性能的影响

内阻与倍率性能：

铜箔越薄，其横向（面内）电子传导的电阻越大。这可能导致在高倍率充放电时，电流分布不均匀，电极极化增大，从而影响电池的功率性能和快充能力，并可能引起更多的热量产生。

铜箔越厚，导电性越好，有利于电子快速传输，理论上对高倍率性能有好处，但会牺牲能量密度。

循环寿命：

过薄的铜箔在长期充放电循环中，可能因机械强度不足、与活性物质粘结力下降，或自身氧化/腐蚀等问题，出现集流体断裂、活性材料剥落等现象，导致电池内阻急剧增加和容量加速衰减。
此外，薄铜箔在电极辊压过程中更易产生褶皱或裂纹，成为缺陷点。
PS：看到有的公众号说：铜箔越薄，电阻越小。我确实不知道这个依据是哪里来的。根据R=ρL/S，其中R为电阻值，ρ为材料电阻率，L为导体长度，S为横截面积。铜箔越薄，横截面积S越小，R越大。也可以理解为，一条马路越窄，一次性通过的车就更少，更难。

3.对电池机械性能与安全性的影响

机械强度与加工性：铜箔需要具备足够的机械强度来支撑电极涂布、辊压、分切和卷绕/叠片等制造过程。极薄的铜箔更易在加工中出现撕裂、断带，导致生产良率下降。
热失控风险：在电池内部短路或过充等极端情况下，较薄的铜箔可能因其热容较小或熔点问题，在局部热点处更容易熔断，这可能切断电流通路（有一定安全保护作用），但也可能引发新的、不可控的电弧或加剧内部反应。

4.对电池成本的影响

材料成本：铜是电池的主要成本之一。使用更薄的铜箔可以直接减少铜的用量，降低物料成本。

制造成本：然而，生产和使用极薄铜箔对生产工艺（如涂布张力控制、辊压精度）和设备提出了更高要求，可能会增加加工难度和制造成本。同时，薄铜箔在运输和存储中也更易受损。

总结与权衡

选择铜箔厚度是一个典型的工程权衡：
追求极致能量密度和低成本 → 倾向于使用更薄的铜箔（如消费电子、高端电动车）。
强调高功率、长循环寿命和制造良率 → 可能会选择稍厚、强度更高、导电性更好的铜箔（如电动工具、储能电池）。
因此，电池制造商需要根据具体应用场景（能量型、功率型、循环寿命要求），通过严格的材料测试、工艺优化和成品分析，来找到最佳的铜箔厚度方案，从而实现性能、安全与成本之间的最优平衡。
在设计电芯的时候，不能盲目的追求能量密度就选择极薄铜箔，电芯设计是个系统工程，需要权衡多方利弊，所以一个好的电芯开发工程师是很吃香的，但也很辛苦哦，加班是家常便饭了。