锂离子电池的重要作用体现在哪些方面？

在过去的十年里，受电子产品、电动工具、汽车和可再生能源发展的驱使，电化学储能以前所未有的速度发展起来。其中，锂离子电池在存储由可再生能源转化而来的电能方面发挥了重要作用。目前的大多数研究集中在锂离子电池的阴极、阳极和电解质材料。

然而为了更好地了解锂离子电池使用过程中的退化机制，包括隔膜和集流体在内的所有组件都应当在实际情况下进行测试。


即使未来开发出了新型的阳极和阴极材料，新一代锂离子电池中的某些组件，如集流体，依然是由相同的材料制成的。在目前的商业锂离子电池中，分别使用铜和铝作为阳极和阴极的集流体。

(1)电解铜箔和压延铜箔的弹性模量分别约为70GPa和50GPa，DMA和纳米压痕试验进一步验证了弹性模量的准确性。制备工艺对材料的弹性模量有显著影响，分析XRD铜箔的晶向结构发现，主要是因为电解铜箔中(111)晶面占优，压延铜箔中(220)晶面占优，而(111)晶面主导的弹性模量比(220)晶面主导的大。

(2)微拉伸试验的应力-应变曲线有明显的屈服点，且不同厚度的屈服点大小不同，铜箔的屈服强度宏观上随厚度的减小而增大，表现出“越薄越强”的趋势。

(3)拉断的铜箔表面可以看到滑移带和零星的小裂纹。由横截面SEM图像看出，电解铜箔为脆性断裂，断口平直面光滑，呈刀刃状，横截面没有韧性断裂的韧窝，断面光滑平整，有反光的小平台，断裂面有“河流”花样的条纹。而压延铜箔横截面有明显的韧窝，为韧性断裂。

压延铜箔的韧性高于电解铜箔，一般压延铜箔的弯曲性能是普通电解铜箔的4倍，这是由于铜原子结构的不同，压延铜箔铜原子结构呈不规则层状结晶，所以不易形成裂纹，铜箔材料弯曲性能较好；而电解铜箔在厚度方向上呈现出柱状结晶组织，弯曲时易产生裂纹而断裂。