固态电池中,硫化物电解质与铜箔的界面存在一定腐蚀性,普通的电解铜箔表面无法直接满足长期循环稳定性要求。镀镍铜箔——在铜箔表面镀上一层薄镍——成为固态电池负极集流体的优选方案。

NL-FN镀镍合金箔,来源:诺德股份

固态电池(尤其是硫化物电解质路线)之所以必须采用镀镍铜箔作为负极集流体,主要源于以下四重挑战:

1. 化学腐蚀硫化物电解质在充放电过程中会释放少量腐蚀性气体(如H₂S),普通铜箔表面无法耐受这种侵蚀,导致界面劣化、循环寿命骤降;

2. 热压氧化固态电池制备常需在80–200℃下热压成型,高温下铜箔极易氧化,形成高阻抗氧化层,严重影响电池内阻与安全性;

3. 体积膨胀应力无论是锂金属负极还是高比例硅碳负极,在脱嵌锂时都会发生剧烈体积变化(硅负极膨胀可达300%),普通铜箔的机械强度与韧性不足以承受反复应力,易断裂或脱离活性物质;

4. HF酸腐蚀高硅碳负极体系中,电解液添加剂分解会产生大量氢氟酸(HF),常规铜箔甚至涂碳铜箔都无法有效阻挡其渗透,而镀镍层能形成致密保护膜,显著提升耐HF腐蚀能力。

镀镍铜箔通过表面一层薄而致密的镍层,同时实现了耐腐蚀、抗氧化、增强机械强度三大功能,完美匹配固态电池对集流体“高安全、长循环”的核心量产需求,因此成为优选方案。

目前已有众多集流体厂商推出了镀镍铜箔,比如诺德股份、惠科新材、德福科技、龙电华鑫、华创新材等,如有其他企业信息欢迎补充交流!

1. 诺德股份

诺德股份推出的镀镍合金箔产品,专为硫化物固态电池及高比例硅碳负极应用场景研发通过创新的材料设计和工艺优化,在传统铜箔表面形成致密致密的镀镍合金层,显著提升集流体的综合性能。该产品目前已与头部电池客户合作量产。

在耐腐蚀性能方面,镀镍合金层能够有效抵抗硫化物和HF酸的侵蚀,有效应对固态电池和高比例硅碳负极的特殊工况,其独特的钝化膜形成机制,为集流体提供了可靠的保护屏障。

在机械性能方面,该材料抗拉强度相比纯铜箔提升约10%,耐弯折性能提升25%以上,能够更好地适应硅碳负极在充放电过程中的体积变化。同时,其耐高温性能达到200℃、48小时不变色,满足固态电池的高温热压制备工艺要求。

2.惠科新材

镀镍铜箔是在保留锂电铜箔优异导电与力学性能基础上,通过表面镀镍实现抗腐蚀、锂枝晶抑制、高温稳定升级的高端负极集流体,该产品解决了传统铜箔在固态电池中易腐蚀、氧化的难题,是长循环、高安全、高电压锂电的重要选型方向。

—抗拉强度≥350MPa

—延伸率保持≥11%

—优异的耐腐蚀性与耐高温性能

3. 德福科技

特殊耐腐蚀处理芯箔通过镍铜镍分层结构实现了耐腐蚀性与高强度的双重突破,可有效解决含硫电解质腐蚀及硅基负极膨胀带来的集流体失效问题,适配固态电池和高能量密度动力电池需求

4. 龙电华鑫

龙电华鑫以前瞻性技术布局,推出了面向硫化物固态电池开发的专用镀镍铜箔。该产品以高纯度电解铜箔为基材,通过精密电沉积工艺,在表面均匀沉积一层金属镍,兼具铜的优异导电性与镍的良好耐腐蚀性、抗氧化性及可焊性。该产品已广泛应用于硫化物固态电池负极连接片、电磁屏蔽材料及柔性电路板等关键领域,为固态电池商业化应用提供了关键材料支撑。

5. 华创新材

相较于传统铜箔,公司所研发的镀镍铜箔凭借化学稳定性好,耐腐蚀性强,与高电位正极材料兼容性佳,更适配于固态电池氧化物/硫化物电解质-高电压正极体系。产品经测试,在150℃的高温下,连续烘烤48h后无任何氧化迹象;塔菲尔测试表明其耐腐蚀性能远高于常规铜箔;在微观结构上,其表面镍层微观形貌均匀致密,应用于固态电池时,可有效阻隔硫化氢等含硫化物质腐蚀,对铜箔形成有效防护。

据了解,凭借创新工艺,公司将镀镍工艺整合至生箔工段,实现与常规铜箔的兼容生产,大幅提升了生产线利用率,还可精准调控产品规格——铜箔厚度可在4.5-12 µm范围内灵活调整,镍层厚度可实现0.1-1 µm的精准调控,能满满足下游客户个性化需求,目前生产线已完成升级改造,2026年产能将进一步释放,为固态电池产业发展提供坚实材料支撑。

来源:艾邦综合整理

 

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作者 808, ab