一、金属锂带锂带是以金属锂锭为原料，通过挤压、压延等塑性加工工艺制成的带状材料。金属锂因其理论容量高达3860mAh/g、密度低（0.534g/cm³），成为高能量密度锂电池的理想...

一、金属锂带

锂带是以金属锂锭为原料，通过挤压、压延等塑性加工工艺制成的带状材料。金属锂因其理论容量高达3860 mAh/g、密度低（0.534 g/cm³），成为高能量密度锂电池的理想负极材料。锂带具有优异的延展性，但化学性质活泼，需在惰性气体（如氩气）保护下加工，以避免与水分、氧气发生反应。其厚度范围通常在5-300 μm，而超薄锂带（20-50 μm）因匹配正极容量需求，成为提升电池能量密度和安全性的关键技术方向。

二、锂电池中的应用

锂电池的发展始于锂金属负极的应用。在20世纪60~70年代,研究者对以锂金属为负极的锂二次电池展开了广泛研究。金属锂活泼的化学性质导致电池制备难度大,且其固有的低表面能和高扩散能垒极易造成循环过程中锂枝晶的不可控生长,进而穿破隔膜导致锂金属电池短路,产生巨大的安全隐患,最终使得锂金属电池至今未能实现大规模商用。因此,以更加安全稳定的石墨代替锂金属作为负极的锂离子电池在20世纪80年代优先实现大规模应用。然而,发展至今,理论比容量较低的石墨负极( 372 mAhg -1 )已经无法满足高能量密度存储的需求。锂金属负极凭借其10倍于石墨负极的高比容量再一次得到了科研人员的关注。

锂带作为负极材料使用，过厚的锂带（>50μm）会导致锂过量，既浪费资源又增加电池热失控风险。超薄锂带（如20-50μm）通过精确匹配正极容量，可将面容量密度控制在1-3 mAh/cm²，显著提升电池能量密度（提升30%以上）并降低安全隐患。此外，锂带在固态电池中的应用也尤为重要。

三、制备工艺

目前市售的用于锂电池的锂带普遍较厚，厚度均在150µm以上，主要原因是锂金属质软，延展性大并且比强度不高，导致了厚度不够均匀，厚度公差较大，直接影响了锂电池的性能和能量密度。因此，随着对锂金属电池能量密度要求的不断提高，如何实现锂带的超薄化，以及厚度均匀化变得十分重要。

由于金属锂具有良好的延展性，可采用机械多级辊压减薄工艺对其进行处理。但是金属锂的强还原性和高粘辊性对减薄工艺过程中环境湿度和辊压设备的抗腐蚀性、抗粘辊性提出了新的挑战和要求，工艺成本等问题值得关注。

工艺流程：

要制备合格的超宽超薄锂带需要克服锂带易变形、粘连、辊压压力不均衡、挤压收卷不同步、收卷张力不均匀等关键技术问题。

以电池级金属锂锭为原料，氩气保护下，在密闭的手套箱内采用挤压工艺制备出厚锂带（厚：0.15~3mm，宽30~300mm），然后在干燥间内，厚锂带采用自主设计的多级连轧机组经过恒张力多级精轧、恒张力自动收卷制备成超宽超薄锂带（厚度：0.02~0.15mm，宽70~300mm），克服了传统挤压法不宜制取薄锂带的缺点，具有工艺简短、生产连续，产量大，产品公差能精准控制等特点。

四、锂带的加工环境要求

金属锂化学性质活泼，在常温下固态锂也非常容易与空气中的氧、氮、水气等反应，使银白色的金属锂表面迅速生成Li2O、LiOH 及Li3N的呈淡黄色以至黑色的覆盖层，不但影响产品质量，而且难于操作。

当空气湿度由0％增加到100％，锂与空气相互作用加剧。这是因为在干燥空气中金属锂表面的金属薄膜对锂有保护作用，而在潮湿的空气中保护膜与湿空气作用消失，故在室温下锂受空气的腐蚀作用非常迅速，腐蚀速度随着空气湿度的增加而增长。

因此锂带材生产需要在密封性好、空气干燥的、具有氩气净化循环系统工作间内进行，相对湿度小于3％（最好在2％以下），温度22～24℃；氩气中氧含量低于1ppm；水含量低于1ppm；使金属锂始终处于高纯氩气保护下。

五、关键工序及设备简介

Ø 挤出工序

将锂锭装入挤压机，通过模具施加10-15 MPa压力，形成厚度0.15-3mm的厚锂带。此工艺连续高效，但薄带（<0.15 mm）易因模具精度不足导致尺寸波动。

Ø 压延工序

多级辊压减薄：将厚锂带送入多辊压延机，通过逐级压下（如从150μm压至20 μm），结合张力控制和光电纠偏系统，确保厚度公差<±2 μm。

离型膜保护：上下压辊采用离型膜，防止锂带粘辊，同时收卷时保留保护膜以维持表面平整。

关键技术突破：采用小辊径压延辊（降低宽展应力）和AGC厚度控制系统，解决锂带边波、裂纹等问题。

六、制造设备

1、挤压设备

卧式挤压机：配备液压传动系统和高精度模具，可在氩气环境中实现连续挤压，适用于生产宽度30-300 mm的锂带。

反应腔室：集成气体处理模块，通过原位生成表面保护层，省去传统润滑剂清洗步骤，降低生产成本。

2、压延设备

超薄锂带压延机：采用液压传动和金属塑性变形原理，支持从100μm压延至20μm，表面粗糙度<0.1μm。

全自动多辊机组：集成张力控制器、离型膜放卷/收卷装置和纠偏传感器，实现恒张力生产，良品率提升至95%以上。

七、结语

锂带制造行业呈现高集中度、高技术壁垒特征，龙头企业通过技术突破与产业链整合巩固优势。未来，固态电池应用与超薄超宽锂带的技术进步将成为行业增长核心驱动力。