1、3D集流体定义与原理
·技术核心任务:3D集流体核心任务是替代锂、钠等多种电池的导电集流体与负极材料。如锂电池,当前负极是石墨涂覆铜箔,3D集流体目标是替代铜箔和石墨。硅碳、石墨、硬碳等负极材料未来会被其替代,它是负极与导电集流体的双重替代产品。
·与复合集流体对比:3D集流体与市场热炒的复合集流体结构差异显著。以宁德时代专利为例,复合集流体是在高分子材料表面沉积金属锂/铜,用于替代纯铜和纯铝集流体。3D集流体是纳米碳纤维涂覆铜/铝纤维,不仅替代铜箔或铝箔,还替代石墨等传统负极材料,实现双重替代。
·工作原理说明:结合电池结构理解3D集流体工作原理。传统锂离子电池负极用铜箔涂布石墨,石墨通过层间0.34纳米空隙储存锂离子。3D集流体用纳米碳纤维构建“碳巢”,充电时,锂离子从正极经隔膜、电解质到负极,在3D集流体表面生成金属锂并储存于内部。该原理也适用于钠