锂离子电池作为一种绿色环保、可循环利用的电源装置,在新能源电动车、便携式电子产品、工业储能设备等领域有着巨大的商业应用前景。在锂离子电池中,集流体可以作为活性物质的载体,还能充当电极电子流的收集器与传输体,其表面结构对锂离子电池的电极强度、电荷传输效率及电化学性能有着重要的影响。然而商用锂离子电池集流体的表面结构只有两面光滑、两面粗糙、一面光滑一面粗糙等几种类型。这些表面结构与活性物质之间的结合强度不高,导致活性物质材料容易粉化与脱落,最终使得电池失效。为了解决传统锂离子电池负极集流体表面结构过于单一的问题,本工作运用犁切-挤压技术对传统集流体表面进行加工,制备了含有三维沟槽、毛刺翅片和内凹孔等复合微结构的新型锂离子电池负极集流体,并对其各项性能展开研究。主要内容包括:(1)复合微结构集流体制备工艺研究结合集流体表面形貌,研究切削参数(切削间距、切削深度和切削交错角)对复合微结构(沟槽、沉陷、内凹孔和壁面鳞状毛刺翅片)成形的影响机制。通过切削力测试探究切削参数对切削力的影响。结合Deform有限元模拟分析犁切工艺的金属流动成形规律,研究犁切工艺中三维复合微结构的成形过程。(2)复合微结构集流体表面特性研究通过接触角测试研究复合微结构集流体的表面亲水性,以探究电极材料浆料在集流体表面的涂覆扩散性能。结合超声清洗技术与摩擦磨损方法研究集流体与电极材料之间的结合强度。通过表征测试前后的SEM图揭示复合微结构集流体具有优异特性的原因。(3)复合微结构集流体电化学性能研究通过组装锂离子半电池并对其进行循环性能测试、倍率性能测试和交流阻抗测试,系统探究和对比不同切削参数(切削间距、切削深度和切削交错角)对复合微结构集流体电化学性能的影响,从而得出最佳的切削参数。结合一系列电化学性能测试和循环充放电测试前后的SEM图,进一步揭示复合微结构集流体对电池性能的影响机理。