Aluminiumfolie für Batteriebeutel ist eines der Kernmaterialien für die Verpackung von Lithium-Ionen-Batteriebeutelzellen. Es wird im Allgemeinen als metallisches Substrat für laminierte Aluminiumfolien, auch Aluminium-Kunststofffolien genannt, verwendet. In praktischen Anwendungen wirken sich die Gleichmäßigkeit der Dicke und die Oberflächenqualität der Aluminiumfolie direkt auf die Batterieversiegelungsleistung, die Produktionsausbeute und die Sicherheit aus.
Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über dieses wichtige Batteriematerial.
Was ist Batteriebeutel-Aluminiumfolie?
Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien mit Stahlgehäuse oder Aluminiumgehäuse sind Beutelzellen für die Gesamtverpackung und Versiegelung auf eine laminierte Aluminiumfolie angewiesen.
Aluminiumlaminatfolie ist ein mehrschichtiges Verbundmaterial. Es besteht typischerweise aus:
Eine äußere Nylon-Schutzschicht;
Eine mittlere Barriereschicht aus Aluminiumfolie;
Eine innere Heißsiegelschicht, normalerweise gegossenes Polypropylen (CPP).
Die mittlere Aluminiumfolienschicht wird üblicherweise als Batteriebeutel-Aluminiumfolie bezeichnet. Sie dient als Kernbarriere und Formschicht der laminierten Aluminiumfolie.
Die Aluminiumfolienschicht, typischerweise etwa 35–50 μm dick, ist der kritischste Bestandteil der laminierten Folie, weil sie Folgendes bietet:
Nahezu keine Durchlässigkeit: Die Folienschicht blockiert äußere Feuchtigkeit und Sauerstoff und trägt so dazu bei, eine Verschlechterung des Elektrolyten, interne Verunreinigungen, Gasbildung und ein Anschwellen der Batterie zu verhindern.
Hervorragende Duktilität und Tiefziehfähigkeit: Bei Kaltumform- oder Tiefziehprozessen wird laminierte Aluminiumfolie in Hohlräume gestanzt, die den Zellstapel oder die Biskuitrolle aufnehmen. Die Aluminiumfolie muss während dieses Prozesses Rissbildung, Nadellöchern, übermäßiger Ausdünnung und Delaminierung standhalten.
Die Rolle von Aluminiumfolie in Beutelbatterien
1. Strukturelle Unterstützung
Die Aluminiumfolienschicht verleiht der Beutelverpackung ein gewisses Maß an mechanischer Festigkeit und Dimensionsstabilität. Es trägt dazu bei, dass die Pouch-Zelle mäßigem Druck, Vibrationen, Stößen und Verformungen im täglichen Gebrauch standhält.
2. Barriereschutz
Dies ist die Hauptfunktion der Folie bei Aluminium-Verbundfolien. Aluminiumfolie verhindert effektiv das Eindringen von Feuchtigkeit, Sauerstoff und Verunreinigungen in die Batterie und verringert gleichzeitig das Risiko von Elektrolytdampfverlust oder -leckage.
3. Lichtabschirmung
Aluminiumfolie ist undurchsichtig und kann ultraviolettes und sichtbares Licht blockieren. Dies trägt dazu bei, eine mögliche lichtbedingte Verschlechterung von Elektrolytkomponenten und anderen empfindlichen Batteriematerialien zu minimieren.
4. Unterstützung für die Wärmeübertragung
Aluminium hat eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit. Obwohl die Aluminiumfolienschicht nicht die Hauptkomponente des Wärmemanagements eines Batteriepacks ist, kann sie zur Wärmeverteilung innerhalb der Beutelstruktur beitragen und unter bestimmten Bedingungen die Wärmeableitung von der Zelle unterstützen.
Wichtige Klarstellung: Die in Aluminium-Verbundfolien verwendete Aluminiumfolie ist eine Verpackungsbarriereschicht. Es sollte nicht mit Aluminiumfolie verwechselt werden, die als Stromkollektor für die positive Elektrode in der Batterie verwendet wird. Die beiden Materialien haben völlig unterschiedliche Funktionen und Leistungsanforderungen.
Kernmaterialeigenschaften der Batteriebeutel-Aluminiumfolie
Ultrahohe Barriereeigenschaften: Wasserdampfdurchlässigkeit ≤0,1 g/(m²·24h); verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit von außen und das Austreten von Elektrolyt und vermeidet Schwellungen;
Hervorragende Tiefziehfähigkeit: Die Dehnung der 8021-Aluminiumfolie beträgt 13–18 % und der Erichsen-Tiefziehwert 7,3 mm sorgt dafür, dass beim Kaltumformen kein Bruch auftritt.
Hervorragende Lichtabschirmungsleistung: Undurchsichtige Aluminiumfolie blockiert wirksam UV- und sichtbares Licht und minimiert so die Auswirkungen der Lichteinwirkung auf die Stabilität des Batteriematerials.
Hervorragende Pinhole-Kontrolle: Erreicht „null Pinholes“ bei einer Dicke von mehreren zehn Mikrometern und gewährleistet so die Integrität der Barriere;
Einfache Formbarkeit: Die Aluminium-Kunststoff-Folie kann durch Tiefziehen und Heißsiegeln zu Zellverpackungen in verschiedenen Größen und Formen verarbeitet werden;
Elektrolyt-Korrosionsbeständigkeit: Beständig gegen Korrosion und Perforation, selbst bei längerem Eintauchen;
Hohe Oberflächenreinheit: Eine saubere, ebene Oberfläche mit ausgezeichneter Benetzbarkeit sorgt für eine starke Verbindung mit Nylon- und Heißsiegelschichten und verhindert Delaminierung oder Materialtrennung.
Gängige Aluminiumlegierungen für Lithiumbatterie-Beutelfolien
Derzeit sind 8021-Aluminiumfolie und 8079-Aluminiumfolie die beiden am häufigsten verwendeten Legierungsqualitäten für laminierte Batterie-Aluminiumfolien.
8021-Aluminiumfolie – der „Schlüsselspieler“ bei Beutelbatterien
8021-Aluminiumfolie ist derzeit das bevorzugte und am häufigsten verwendete Material für Batterietaschen. Es ist in Dicken von 0,018 mm bis 0,2 mm und Breiten von 100 mm bis 1650 mm erhältlich. Seine Beliebtheit beruht hauptsächlich auf drei Hauptvorteilen:
Hervorragende Tiefziehleistung: Erfüllt die Verpackungsanforderungen für komplexe Formen
Hohe Beständigkeit gegen Elektrolytkorrosion: Gewährleistet eine langfristige Stabilität während des Gebrauchs
Hohe Heißsiegelfestigkeit: Erhöht effektiv die Verpackungszuverlässigkeit
Darüber hinaus zeichnet sich 8021-Aluminiumfolie durch eine feine Kornstruktur und eine gleichmäßige Materialzusammensetzung aus und bietet so eine hohe Gesamtverträglichkeit. Seine Zugfestigkeit liegt typischerweise zwischen 80 und 120 MPa (O-Temper) bei einer Dehnung von 13–18 %.
8079 Aluminiumfolie
8079-Aluminiumfolie ist eine weitere Legierung, die häufig für Aluminium-Kunststofffolien verwendet wird. Seine typische Zusammensetzung besteht aus 99,3 % Aluminium, 0,05 % Eisen und 0,1 % Silizium. Für 8079-O-gehärtete Produkte liegt die Zugfestigkeit typischerweise im Bereich von 60 bis 100 MPa, mit einer Dehnung von ≥2 %. Bezüglich der Tiefziehleistung weist 8079 eine Dehnung von 12–15 % auf, was etwas geringer ist als die von 8021.
Typische Spezifikationen für Batteriebeutel aus Aluminiumfolie
| Artikel | Typische Spezifikation |
| Legierung | 8021, 8079 usw. |