泡沫铜在电池中作为集流体的应用方式

世界是由物质构成的，材料则是人类通过智慧创造出的带有某种特性的物质实体，它代表着人类社会生活的物质基础，见证着世界文明的发展进程，可以说，人类文明的每一次进步都离不开材料技术的革新，因而人类对创新材料的探索永无止境。

泡沫铜便是一种新型多功能材料，可应用于过滤与分离材料、传热散热、吸能屏蔽、隔音消声降噪、相变储能、电池等多领域。本篇旨在向大家进一步讲解泡沫铜材料的特殊性，以及微米级泡沫铜在电池中作为集流体的应用方式。

什么是泡沫铜？

在向大家讲解泡沫铜之前，首先我们需要了解一下泡沫金属的定义。

泡沫金属是指含有泡沫气孔的新型特种金属材料。它具有一定的强度及延展性，同时密度小、重量小、承载力强、传热性能好、还可以起到良好的吸音降噪效果，因而目前已广泛应用于石化、环保、建筑交通等一系列工业开发中，并且在包括电池、新能源汽车、航天航空等未来产业中大放异彩。

泡沫铜便是泡沫金属的一种，它是一种在铜基体中均匀分布着大量连通或不连通孔洞的新型多功能材料。尽管一些大厂家中生产的泡沫铜纯度可高达99%，但是由于其特殊的三维多孔结构使得它延展出了不同的特性，因而与金属铜有着不同的应用方向。

泡沫铜材料的特殊性

泡沫铜具有优异的导电性和延展性，以及更低的制作成本，因此如今主要被应用作电极材料、催化剂、导热材料、消音及屏蔽材料、过滤材料、及流体压力缓冲材料。

在不同的应用方向中，由于泡沫铜具有用作电池电极的基体材料的一些明显优势，可用于制备电池负极载体材料、锂离子电池或燃料的电极衬底、电池催化剂载体及电磁屏蔽材料等，因而越来越多材料科学家致力于对它在电池中作为集流体的应用方式进行更进一步地深耕。

为什么要研制新型电池集流体？

传统的锂离子电池一般采用铜、铝、镍、不锈钢等金属导体材料作为集流体材料，一般是将正、负极活性材料与导电剂（碳）、粘结剂等按比例混合，分别涂布在铝箔（正极）、铜箔（负极）集流体上。

多年来，锂离子电池在国民的日常生活中起到了举足轻重的作用，被广泛应用于移动电子设备、电动汽车、备用储能、智能电 等领域。然而，随着科技水平的进一步发展，国民的生活需求及消费需求也有了进一步的提升，现有的锂离子电池已然难以满足更先进的电动工具、电动汽车（EVs）、混合电动车（PHEVs）等设备对电池的功率密度及能量密度的进一步需求。

它的主要弊端在于，传统锂离子电池电极设计中的活性材料不容易与集流体进行很好地结合，因此必须使用一定量的粘合剂，然而这样却会导致电池的电子传输能力差、采用上述方法涂布的电极材料层容易脱落、且容量发挥也会受到影响。在此瓶颈下，具有三维多孔结构的泡沫金属集流体正是能够有效解决上述技术问题的破局关键。

微米级泡沫铜在电池中作为集流体的应用方式

泡沫铜特殊的立体三维结构，使其拥有了许多区别于传统材料的优异性能，正是这些性能使得它非常适宜用作新型电池集流体的设计当中：

2. 通孔性高：泡沫铜的通孔率可达到98%以上，拥有几乎全通透结构，因此它更易与其它材料相互结合，发挥出特殊作用，提升电池性能；

3. 比表面积大：在同样的通孔率的情况下，和其他的多孔材料相比有着最大的比表面积，高达每克一平米以上；

4. 孔隙率高、孔隙结构均匀：泡沫铜的孔隙率高达95%以上，为三维多孔通透结构，拥有较好的金属强度。在同样的体积下，材料重量会更轻，同时能容纳性也最高，可以起到很好的吸声、吸能、及电磁屏蔽性能；

5. 金属性能：泡沫铜保留了铜的金属性能，因此在一定程度上可做到防火、无毒、无掉落残渣、可回收、导热等，不仅适用范围广，同时作为金属材料还可回收，在响应低碳环保倡议的同时大大节约成本。

综上所述，泡沫铜以及其它泡沫金属在电池领域的应用前景极为广阔，相信在众多材料学者及科学家的进一步深耕下，泡沫金属必将在我们的日常生活及发明创造中发挥出更大的作用。