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碳涂层铝箔是一种集电器，可以改善阴极活性材料和箔之间的接触界面。碳涂覆铝箔的基材是铝箔，并且铝箔涂覆有分散的导电炭黑或碳涂覆颗粒。碳涂层铝箔主要用于磷酸铁锂动力电池。

它可以提高电池性能，具有提高电池能量密度、抑制电池极化、降低电池内阻、延长电池循环寿命和提高电池材料加工性能的优点。近年来，随着电池能量密度要求的提高，碳涂层铝箔的市场需求不断释放。目前，近90%的动力锂电池使用了碳涂层铝箔。

 

碳涂层铝箔在锂电池应用中的优势

碳涂层铝箔使用功能涂层处理电池导电基板的表面。这是一项突破性的技术创新。碳涂层铝箔是将分散的纳米导电石墨和碳涂层颗粒均匀细腻地涂覆在铝箔上。碳涂层铝箔可以提供静电传导性并收集活性材料的微电流，这可以大大降低阴极和阳极材料与集电器之间的接触电阻。

 

 

碳涂层铝箔可以提高两者之间的附着力，减少粘合剂的用量，并提高电池的整体性能。碳涂层铝箔在锂电池应用中的优势：

● 抑制电池极化，减少热效应，提高速率性能；

● 降低电池的内阻，并显著降低循环过程中的动态内阻增加；

● 提高电池的一致性，延长电池的循环寿命；

● 提高活性材料与集电体之间的附着力，降低极靴的制造成本；

● 保护集电体不被电解液腐蚀；

提高磷酸铁锂和钛酸锂材料的加工性能。

 

碳涂层铝箔对电池的影响

碳涂层铝箔对电池的影响包括对电池的电化学阻抗、电池的功率性能、电池的低温性能和电池的循环性能等的影响。

碳涂层铝箔对电池电化学阻抗的影响

轻质铝箔的电化学阻抗谱在高频区由两个半圆弧组成，在低频区由一条斜线组成。与炭黑和石墨烯相比，多了一个容抗电弧。这是由铝箔和活性材料之间的界面间隙处的双电层电容引起的。炭黑和石墨烯的欧姆内阻分别为2.5 mΩ和3.7 mΩ，而铝箔的欧姆内阻为5.0 mΩ。

可以看出，碳涂层对降低电池的内阻具有显著的作用。用等效电路拟合了炭黑、石墨烯和铝箔的EIS光谱。碳涂层铝箔可以改善活性材料和铝箔之间的接触模式：弹性碳层减轻了刚性材料颗粒和箔之间的应力，并提高了材料的附着力。并且有效地填充球形颗粒和箔之间的间隙而不直接接触，以提高导电性。

 

 

碳涂层铝箔对电池性能的影响

炭黑、石墨烯和裸铝箔的1C放电容量为6.5 Ah。随着充放电速率的增加，充电曲线和放电曲线分别向高电压和低电压偏移，这是一种极化现象。该过程包括欧姆极化、电化学极化和浓度极化。内阻越小，极化越小。

当以高速率充电时，电压平台升高，当电池以恒定电流充电到截止电压时，它将不会完全充电。此时，未实现的容量将通过恒压充电过程补充。炭黑和石墨烯的4 C恒流充电比均为93%，快速充电性能良好。裸铝箔的4 C恒流充电比仅为84%，无法满足实际使用需求。

随着放电速率的增加，炭黑、石墨烯和铝箔的放电中值电压的差异增大。在4℃时，炭黑、石墨烯和裸铝箔的放电中值电压分别为3.00V、3.05V和2.97V，石墨烯的极化较小，裸铝箔的极化最大。

 

碳涂层铝箔对电池低温性能的影响

反应物的化学活性在低温下降低，这将导致电池内阻增加，电压急剧下降，容量下降。炭黑、石墨烯和裸铝箔在-20℃1C放电初期有明显的电压降，从初始电压3.36-3.37V降至2.50-2.60V，其中裸铝箔的电压降最大。随着放电深度的增加，电压略有反弹，因为内部电阻在放电过程中产生热量，从而提高了电池的电化学反应性。

碳涂层铝箔对电池循环性能的影响

炭黑、石墨烯和轻质铝箔在室温和1℃下进行充放电循环。炭黑循环1691次，容量保持率为85.34%；石墨烯循环1756次，容量保持率为88.48%；轻质铝箔循环1358次，容量保持率为86.12%。炭黑和裸铝箔的1C循环趋势相似，且炭黑涂层铝箔在低放大率下对循环性能几乎没有影响。

 

 

石墨烯的1 C循环性能优势明显，容量保持率遥遥领先。石墨烯涂层的铝箔在低倍率下显示出良好的循环性能。当炭黑、石墨烯和轻质铝箔在3℃的室温下测试时，当容量保持率降至80.00%时，炭黑、石墨和轻质铝箔分别循环562次、800次和338次，并出现拐点。

比较表明，碳涂层铝箔显著提高了电池的高电流循环能力。石墨烯涂层的铝箔在提高高功率循环能力方面具有更好的效果，这得益于铝箔表面的平坦石墨烯有助于电子在极片的平面方向上的传导，这提高了高电流传输和热传导能力。

 

全球碳涂层铝箔市场分析

碳涂层铝箔可以提高电池性能。随着市场需求升级，碳涂层铝箔在电池领域的应用不断扩大，未来有望覆盖所有动力电池。在全球市场上，碳涂层铝箔消费市场主要集中在北美、欧洲、中国和日本等工业发展体系相对完善的国家和地区。

其中，中国和日本的碳涂层铝箔生产规模位居世界前列。近年来，随着东南亚经济发展和全球产业向东转移，马来西亚、印度尼西亚、泰国等东南亚国家对碳涂层铝箔的市场需求加快，市场未来发展潜力巨大。

全球碳涂层铝箔市场高度集中。目前，碳涂层铝箔制造商主要分布在日本、中国和其他亚太地区。鼎盛新材是中国电池铝箔制造商的领先制造商。该公司的客户包括比亚迪、宁德时代、LG、国轩高科和世界其他动力电池公司。

 

 

碳涂层铝箔的加工成本相对较高，是普通锂电池铝箔的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、性能和规格提出了更高的要求。

随着相关公司的积极改进，碳涂层铝箔的规格逐渐增加，功能更加丰富。从长远来看，碳涂层铝箔行业将继续向多样化、高性能、功能性和环境保护方向升级。

 

结论

专业人士表示，碳涂层铝箔有助于提高锂电池的性能。在电池密度不断增加的背景下，碳涂层铝箔的市场需求将继续释放。中国是锂电池的主要生产国，碳涂层铝箔的市场需求广阔。碳涂层铝箔的加工成本相对较高。

在平价时代，碳涂层铝箔的加工技术需要进一步优化。同时，市场需求的升级也将推动碳涂层铝箔向高性能和功能性方向发展。