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在目前的锂电池行业中，锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备、新能源汽车和储能发电厂等。除了重要的四大主要材料外，集流体是锂电池的重要组成部分，占总重量的10%至13%，其厚度重量，表面性能将影响锂电池的性能。

其中，铝箔作为正极集流体，随着动力电池出货量的持续增长和产能的大规模扩张，市场需求保持了显著的增长趋势。今年以来，各大锂电池公司和箔材公司开始大规模拓展高端复合铝箔，即碳涂层铝箔。

 

碳涂层铝箔的优点

铝箔表面的钝化层可以避免充放电过程中电解质的腐蚀，常用作正极集电体，与LiCoO2、锰酸锂、三元材料和LiFePO4等相匹配。

 

然而，传统铝箔通常具有以下限制

● 与电极片中正极材料的接触面积有限，影响正极片的内阻。

● 粘合剂和活性材料的结合强度有限，在循环充电和放电过程中，由于电极体积的不断变化，导致颗粒材料之间的结合松散，容易掉粉，导致电池容量和循环寿命迅速衰减。

● 电解质的氧化分解产物发生在电化学反应的表面，导致并加速铝箔的腐蚀。因此，高端电池特别是三元锂电池的应用趋势是铝箔改性的需要。

 

铝箔的主要改性方法如下

● 表面处理（化学蚀刻、电化学蚀刻、直流阳极氧化、电晕处理）

● 导电涂层（表面涂层碳、石墨烯涂层、碳纳米管涂层、复合涂层）

● 3D多孔结构（泡沫结构、纳米带结构、纳米锥机制、纤维编织机制）。

● 复合改性处理。

 

其中，碳表面涂层是铝箔常用的改性方法

碳涂层铝箔是在铝箔表面添加碳涂层后用于锂离子电池正极集电体的材料。将碳粉与一定的成膜剂、溶剂和助剂混合形成浆料，然后涂覆在铝箔表面，干燥后形成致密的碳涂层。

 

 

与空白铝箔相比，碳涂层铝箔提高了正极片的导电性，并可以降低电池的内阻。例如，磷酸铁锂本身的导电性较差，并且缺乏在其与轻质铝箔之间转移电子的桥梁。经过碳涂层处理后，碳涂层铝箔可以起到桥梁的作用，将阴极活性材料紧密地结合到铝箔上，并将颗粒相互嵌入，从而提高阴极片的导电性，最终降低电池的内阻。

此外，碳涂层铝箔可以使铝箔表面均匀凹凸，增加电解质中活性材料与阴极集流体之间的接触面积，从而在高电流下快速充电和放电时更快地转移电子并收集电流，可以提高电池倍率充放电性能，帮助锂电池提高效率，适应大倍率快速充电。

 

其优点是：

● 降低收集器流体的界面阻抗，减少极化，提高循环寿命和倍增器性能。

● 提高活性材料与集流体的附着力，减少粘结剂用量，降低生产成本。

● 防止集流体腐蚀和氧化，延长电池寿命。

 

综上所述，碳涂层铝箔具有提高电池能量密度、抑制电池极化、降低电池内阻、延长电池循环寿命的能力，目前主要用于磷酸铁锂电池。近年来，随着电池能量密度要求的提高，碳涂层铝箔市场需求不断释放，目前近90%的动力锂电池都使用了碳涂层铝箔。

 

碳涂层铝箔的研制

碳涂层铝箔的核心屏障在于导电涂层的配方，即制造商需要生产出性能稳定、耐电压、耐电解质/氢氟酸腐蚀、导电性高的功能涂层，并将其均匀地涂覆在铝箔表面。

 

 

导电涂料分为本征导电涂料和填充型导电涂料，本征导电涂层是使用自己的导电高分子材料，存在加工困难、共轭结构易损坏和制造成本等缺点，难以大规模应用；填料导电涂料是指导电填料（如金属填料、碳素材料）与成膜剂、溶剂和添加剂等复配的涂料，目前主要是碳素涂料的工业化生产。

在碳基导电涂层中，石墨与炭黑结合使用，以获得更好的加工和导电性；石墨烯经常被添加到涂层中以提高导电性并增加耐刮擦性和柔韧性。此外，作为填料，通常片状填料比球形填料具有更好的导电性，而长径比较大的碳纳米管具有最佳的导电性。

导电碳浆通常由碳材料、成膜材料、溶剂和添加剂组成，成膜剂有丙烯酸、聚氨酯、环氧、聚酯和醇酸树脂等常见粘结剂，为了提高成膜性能，成膜试剂经常与相应的交联剂配合使用；溶剂是真正的树脂溶剂，具有一定程度的碳材料润湿性。为了满足绿色、安全的市场需求，水性导电浆料成为研究的热点。

 

碳涂层铝箔市场现状

在全球市场上，碳涂层铝箔消费市场主要集中在北美、欧洲、中日等产业发展体系较为完善的国家和地区，其中中日碳涂层铝箔生产规模位居全球前列。近年来，随着东南亚经济的发展，以及全球产业向东发展，马来西亚、印度尼西亚、泰国等东南亚国家碳涂层铝箔市场需求增速加快，未来市场发展潜力巨大。

 

 

全球碳涂层铝箔市场集中度较高，目前碳涂层铝箔生产厂家主要分布在日本、中国等亚太地区。涂碳铝箔加工成本高，是普通锂铝箔的2-3倍。近年来，随着下游锂电池密度的提高，市场对碳涂层铝箔的成本、质量、性能、规格等提出了更高的要求，在相关企业积极改进，碳涂层铝箔规格逐渐增多，功能更加丰富。

从长远来看，碳涂层铝箔行业将继续向多元化、高性能、功能化、环保化方向升级，其加工技术将进一步优化，同时市场需求升级，也将带动碳涂层铝箔向高性能化方向发展。