微米厚超薄集電體銅箔和鋁箔的疲勞強度和損傷行為對锂離子電池的關鍵
在過去幾年中，對高性能、高能量密度和長壽命锂離子電池 (LIB) 的需求一直在增長，這主要是受便攜式電子産品、電動汽車和電網存儲應用不斷增長的需求推動。
LIB 中的關鍵元件之一是集電器，它負責收集和配置設定在充電和放電循環期間産生的電子，集電器的材料和設計在決定電池的整體性能、效率和可靠性方面起着重要作用。
近年來，趨勢是使用超薄集電箔來降低電池的整體重量、體積和電阻，在超薄集流體材料中，銅（Cu）和鋁（Al）箔是最常用的。
材料的疲勞強度是指其承受循環載荷而不發生失效或損壞的能力，對于锂離子電池，集電器在充電和放電循環期間會受到循環載荷，這會導緻疲勞損壞并最終導緻失效。超薄銅箔和鋁箔的疲勞強度已在文獻中得到廣泛研究。
在一項研究中，研究了厚度範圍為 1 至 5 微米的超薄銅箔和鋁箔在循環彎曲和拉壓載荷條件下的疲勞行為。
結果表明，Cu 和 Al 箔的疲勞壽命都随着厚度的減小而降低，這歸因于表面粗糙度和晶粒尺寸的增加。
然而，銅箔在所有厚度下都顯示出比鋁箔更高的疲勞強度，這歸因于銅的更高延展性和更低的屈服強度。
在另一項研究中，研究了厚度範圍為 0.5 至 2 微米的超薄銅箔在循環彎曲載荷條件下的疲勞行為。
結果表明，銅箔的疲勞壽命随着厚度的減小而降低，這歸因于表面粗糙度的增加和可用于塑性變形的滑移系統數量的減少。
然而，發現銅箔的疲勞強度高于塊狀銅的報道值，這表明超薄箔由于其獨特的微觀結構和質地可以表現出更高的抗疲勞性。
锂離子電池中超薄銅箔和鋁箔的損傷行為可歸因于幾個因素，包括機械變形、電化學反應和熱應力。一些研究已經研究了超薄銅箔和鋁箔的損傷機制和行為。
在一項研究中，研究了厚度範圍為 3 至 7 微米的超薄銅箔和鋁箔在拉伸和彎曲載荷條件下的損傷行為。
結果表明，Cu 箔比 Al 箔表現出更高的延展性和塑性變形能力，這導緻更均勻的應變分布并減少了裂紋的萌生和擴充，然而，銅箔表現出更高的疲勞裂紋擴充敏感性，這歸因于更高的位錯和晶界密度。
在另一項研究中，研究了厚度範圍為 1 至 4 微米的超薄銅箔和鋁箔在循環彎曲和拉伸載荷條件下的損傷行為。
結果表明，Cu 和 Al 箔均在表面和亞表面區域出現裂紋萌生和擴充，這歸因于表面缺陷和微觀結構的形成。
在箔片的加工和處理過程中出現裂紋，發現銅箔中的裂紋萌生和擴充比鋁箔更明顯，這歸因于銅的更高延展性和更低的屈服強度，然而，銅箔和鋁箔在裂紋擴充速率和二次裂紋形成方面表現出相似的損傷行為。
在最近的一項研究中，研究了厚度範圍為 1 至 2 微米的超薄銅箔和鋁箔在組合循環彎曲和電化學負載條件下的損傷行為。
結果表明，Cu 箔表現出比 Al 箔更高的裂紋萌生和擴充阻力，這歸因于 Cu 更高的延展性和更低的屈服強度。
發現箔/電解質界面處的電化學反應加速了銅箔和鋁箔中裂紋的萌生和擴充，由于銅與電解質的反應性較高，銅箔顯示出更高的電化學損傷敏感性。
超薄銅箔和鋁箔由于重量輕、體積小和電阻小，是很有前途的锂離子電池集流體材料。這些箔的疲勞強度和損傷行為已在文獻中得到廣泛研究，結果表明，随着厚度的減小，這兩種材料的疲勞壽命都會降低，裂紋的萌生和擴充也會增加。
然而，Cu 箔表現出比 Al 箔更高的疲勞強度以及裂紋萌生和擴充阻力，這歸因于 Cu 的更高延展性和更低的屈服強度。
這些箔的損壞行為受多種因素影響，包括機械變形、電化學反應和熱應力，銅箔和鋁箔的裂紋萌生和擴充主要歸因于箔加工和處理過程中表面缺陷和微裂紋的形成。
箔/電解質界面處的電化學反應可以加速裂紋的萌生和擴充，由于銅與電解質的反應性較高，銅箔對電化學損傷的敏感性更高。
總體而言，在針對各種應用設計和優化 LIB 時，需要考慮超薄銅箔和鋁箔的疲勞強度和損傷行為。
由于 Cu 與電解質的反應性較高，是以 Cu 箔對電化學損傷具有更高的敏感性，在針對各種應用設計和優化 LIB 時，需要考慮超薄銅箔和鋁箔的疲勞強度和損傷行為。
由于 Cu 與電解質的反應性較高，是以 Cu 箔對電化學損傷具有更高的敏感性，在針對各種應用設計和優化 LIB 時，需要考慮超薄銅箔和鋁箔的疲勞強度和損傷行為。
