集流体选择—为什么正极用铝箔，负极用铜箔？

一、核心逻辑：电化学稳定性与电位的精准匹配

集流体的核心使命是“安全汇流”，首要前提是在电极工作电位下保持化学稳定，不参与反应、不被腐蚀。铝箔与铜箔的分工，本质就是适配正负极截然不同的电位环境。

正极高电位场景下，铝箔是唯一优选。因为主流正极材料（三元NCM/NCA、磷酸铁锂LFP）工作上限电压普遍在3.6V-4.35V，这个区间对铜箔堪称“致命”—实测数据显示，铜箔在3.75V左右极化电流会急剧攀升，氧化反应加剧，很快发生腐蚀溶解。而铝箔虽本身活泼，但在高电位环境下，表面会快速形成一层致密的氧化铝（Al₂O₃）钝化膜。这层膜薄至纳米级，电子可通过“隧道效应”穿透实现导电，同时能牢牢保护内部铝基体不被进一步氧化，完美适配正极高电位工况。

负极低电位场景，铜箔稳坐头把交椅。石墨负极工作电位接近锂的析出电位（约0V vs Li/Li⁺），此时铝箔会触发不可逆的锂合金化反应，生成LiAl、Li₃Al₂等合金相，不仅消耗大量活性锂，还会伴随200%以上的体积膨胀，导致铝箔脆化破碎。而铜箔在低电位下与锂的反应活性极低，嵌锂容量可忽略不计，能长期保持结构与电化学稳定性，是负极集流体的理想之选。

这里有个行业小知识点：并非所有负极都不能用铝箔。若负极材料本身电位较高（如钛酸锂LTO，电位约1.5V vs Li/Li⁺），避开铝的锂合金化电位区间，铝箔也可作为其集流体，这一特性在部分储能电池中已有应用。

二、辅助支撑：物理性能与商业化价值的双重适配

电化学稳定性是核心，但铝箔与铜箔能成为“黄金搭档”，还离不开物理性能、成本与资源的综合优势，完美契合大规模量产需求。

导电性与损耗的平衡：在金属导电排序中，铜（约58×10⁶ S/m）与铝（约37×10⁶ S/m）仅次于银、金，且资源储量充足—铜的高导电性能降低负极电子传输损耗，适配锂离子嵌入/脱嵌的高效需求；铝箔导电率虽略低，但在正极高电流密度场景下完全够用，且轻量化优势显著（密度仅为铜的1/3），能有效提升电池能量密度。

工艺适配性拉满：电池极片需经涂布、辊压、卷绕/叠片等多道工序，对集流体的柔软性、延展性要求极高。铜箔与铝箔可轧制成8-12μm的超薄规格，折叠、辊压后不易脆断，能精准匹配极片加工工艺，这是不锈钢箔、镍箔等材料难以企及的优势。

成本与资源优势凸显：银、金等贵金属导电性更优，但价格昂贵、资源稀缺，完全无法规模化应用。铝在地壳中储量排名第三，锂电级铝箔价格仅为铜箔的1/3-1/2；铜箔虽成本偏高，但可通过减薄厚度（如主流6μm、8μm规格）控制成本，且开采加工技术成熟，能稳定量产高纯度（99.9%以上）产品，满足电池对杂质含量的严苛要求。

三、集流体用反后果，电池直接“报废+高危”

若生产中误将铜箔用在正极、铝箔用在负极，绝非简单的性能下降，而是会触发连锁失效反应，造出“定时炸弹”级电池。

正极铜箔：氧化溶解引发容量崩溃。在3V以上高电位下，铜箔会持续被氧化，生成的氧化铜要么溶解于电解液，要么脱落形成“导电死区”。这不仅消耗活性锂造成不可逆容量损失，还会破坏正极导电网络，导致电池内阻激增、充放电效率暴跌，循环几次后容量就会断崖式衰减，电压平台变得极不稳定。

负极铝箔：锂合金化诱发短路风险。低电位下铝箔与锂的合金化反应，会伴随剧烈体积膨胀，使铝箔反复胀缩后粉化破碎，彻底丧失集流功能，活性物质因失去电接触成为“死锂”，电池容量直接归零。更危险的是，破碎的铝屑可能刺穿隔膜，引发正负极直接接触，触发内部短路—短路产生的大量热量会分解电解液、引燃活性材料，最终导致热失控、起火甚至爆炸。

这两种失效过程会相互加剧，多数电池在几十次循环内就彻底报废，且全程伴随极高的安全隐患，完全无法满足商业化应用需求。

小结：总而言之，锂电池正极用铝箔、负极用铜箔，是经过长期科学验证和产业化选择的最优解。这一选择根植于铝和铜在特定电化学电位窗口下截然不同的稳定性，兼顾了导电、机械、成本等多方面需求。