Page 11 - 《真空与低温》2026年第1期

8 真空与低温 第 32 卷 第 1 期

Li 等 [40] 进一步对高拉伸的 PET 基复合集流体 一种氧化还原穿梭体，会导致电池可逆自放电影响
进行机械事故发生时安全可靠性进行研究，极端情 容量。Boetticher 等 [46] 研究反应机制发现，DMT 在
况下，由于金属层延展性远弱于高分子基底，会发 负极处还原得到电子，扩散到正极被氧化（图 8（b）），
生断裂导致纵向电流传输不畅，同时横向继续维持 在无锂参与时自放电，引发外部电路电压降，使得
绝缘来阻止热失控。Nguyen 等 [41] 通过在 PET 镀铝 库伦效率降低。同时，PET 的解聚使得金属层因界
之前先制备 Al 2 O 3 夹层的方法，加强镀层在集流体 面结合力变差、剥离强度变低逐渐脱离，增大锂电
变形时的微断裂效应，进一步抑制连续内短路和其 池内阻，影响循环稳定性。
诱发的热失控。此外，Yao 等 [42] 还对 PET 基复合 成本较低、生产工艺较为成熟的 PP 基膜 [47] 凭
铝集流体进行剥离测试发现在 6 N 的平行纸面的 借优异的化学稳定性脱颖而出。在 PP 基复合铜
恒力作用在 60 mm 的距离未发生金属与基底的分 集流体研究中，支撑层 PP 膜是通过等规 PP 树脂
离，说明两者之间超强界面结合力。 原料经过挤出流延、双向拉伸及热定型工艺得到，
虽然 PET 已成为复合集流体应用广泛的基材， 被称作双向拉伸聚丙烯（BOPP，Biaxially Oriented
但是 PET 在暴露于液态电解质中稳定性不佳。由 Polypropylene）薄膜。PP 属于聚烯烃家族，是通过
于大量酯键存在，基膜会在电解液中发生溶胀 [43] ， 烯烃聚合获得的大分子，其主链由饱和碳重复单元
压缩负极集流体的金属层及活性材料，影响电池寿 组成，侧链为甲基（-CH 3 ），其排列方式决定 PP 等规、
命；另一方面，PET 在锂离子电池中会因连锁的化 间规、无规三类（图 9）。结构中的 C 和 H 原子具
学反应被逐渐腐蚀。常见的电解质成分碳酸二甲 有相似的电负性，仅产生轻微的键极化；不同长链
酯（Diethyl Carbonate，DMC）原位生成的甲醇阴离 间相互作用力大多局限于微弱的范德华色散力；整
子攻击 PET 亲电反应中心，裂解酯键后质子化生成 体呈现零偶极矩，因此 PP 为一种非极性聚合物，这
DMT 单体和乙二醇。而乙二醇会与 DMC 生成碳 会影响其与金属层间结合力。Tamura 等 [48] 发现其
酸乙烯酯（Ethylene Carbonate，EC），使得 PET 不可逆 表面会出现大量环状类似“陨石坑”的互相连通的
[44]
降 解 （图 8（a））。 而 Buechele 等 [45] 发 现 DMT 是 沟槽，这种粗化现象对其镀铜结合力有改善。

O
+ H 2 O 2CH 3 OH + CO 2 （1）
O O
DMC
N P
O
+ 2Li + + 2e − 2CH 3 OLi + CO （2）
O O
DMC
O O O
O CH 3 OLi OH
O + 2n CH 3 OH n + n HO （3）
O
O O
PET DMT EG
O
O
n + n n OH n O O + 2n CH 3 OH （4）
O O HO
PET tape
DMC EG EC
（a）DMC的水解（1）、未钝化负极处还原（2）、PET的醇解生成 （b）氧化还原穿梭体DMT自放电机制 [46]
DMT和EG（3）与DMC生成EC导致解聚不可逆（4） [44]

图 8 PET 不可逆降解及产物 DMT 影响自放电示意图
Fig. 8 Schematic diagram of irreversible degradation of PET and the influence of product DMT on self-discharge

Choi 等 [49] 使用射频磁控溅射在微孔 PP 膜上 中可逆地膨胀和收缩，使得容量和倍率提高（图 10
沉积铜层（厚度为 690 nm）制备复合 PP 基复合铜集流 （b～c））。发现循环 30 次后 PP 基复合铜集流体上
体，利用纳米压痕测试得出其残余压痕深度为铜箔 硅基负极的界面阻抗变化更小（图 10 d），这是因为
的两倍（图 10 a），有益于硅基材料锂化和脱锂过程 其表面未出现微米级裂纹（图 10（e～f）），进一步说