Batterie-Aluminiumfolie

Batteriealuminiumfolie ist eines der Kernmaterialien, die als Kathodenstromkollektor in Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden. Es wird hauptsächlich in Leistungsbatterien, Energiespeicherbatterien und Verbraucher-Lithiumbatterien eingesetzt. Seine Hauptfunktion besteht darin, das aktive Kathodenmaterial zu unterstützen und die beim Laden und Entladen der Batterie erzeugten Elektronen schnell und zuverlässig an den externen Stromkreis zu übertragen. Dies trägt dazu bei, die Leitfähigkeit, Energiedichte und Lebensdauer der Batterie zu verbessern.

Bisher konzentrierte sich die Produktion von Batteriefolien hauptsächlich auf Fernost. Chinas Interesse an Batteriefolie begann Mitte der 2010er Jahre deutlich zu wachsen. Mit der rasanten Entwicklung neuer Energiefahrzeuge, Energiespeichersysteme und Unterhaltungselektronik steigt die Nachfrage nach Aluminiumfolie für Hochleistungsbatterien weiter.

Hochwertige Batteriealuminiumfolie zeichnet sich durch hohe elektrische Leitfähigkeit, hohe Festigkeit, hervorragende Oberflächenqualität, gute Beschichtungsleistung und stabile Maßhaltigkeit aus. Es kann die strengen Anforderungen von Hochgeschwindigkeitsbeschichtungs-, Kalandrierungs- und automatisierten Batterieproduktionslinien erfüllen.

Als professioneller Aluminiumfolienhersteller liefert MC Aluminium Batteriealuminiumfolienprodukte, die internationalen Standards entsprechen. Wir unterstützen eine Vielzahl von Legierungen, Spezifikationen und kundenspezifischen Dienstleistungen. Unsere Produkte werden nach Europa, Nordamerika, Südostasien, in den Nahen Osten, nach Südamerika und in andere Märkte exportiert und bieten zuverlässige Versorgungsunterstützung für neue Energie-, Batterie- und Elektronikhersteller.

Was ist Batteriealuminiumfolie?

Batteriealuminiumfolie ist eine ultradünne Aluminiumfolie, die durch Präzisionswalz-, Glüh- und Oberflächenbehandlungsverfahren hergestellt wird. Es wird üblicherweise aus hochreinen Aluminiumlegierungen hergestellt. Es wird hauptsächlich als Kathodenstromkollektor in Lithium-Ionen-Batterien verwendet und bietet einen stabilen Elektronentransportpfad für Kathodenmaterialien sowie eine gute elektrische Leitfähigkeit und elektrochemische Stabilität.

Abhängig von der Anwendung kann Batteriealuminiumfolie verwendet werden in:

• Neue Energiebatterien für Fahrzeugantriebe

• Energiespeichersysteme (ESS)

• Zylindrische Lithiumbatterien

• Prismatische Lithiumbatterien

• Beutel-Lithiumbatterien

• 3C-Batterien für Unterhaltungselektronik

• Akkus für Elektrowerkzeuge

• Elektrische Zweiradbatterien

Materialien und Legierungsqualitäten

Batteriealuminiumfolie wird hauptsächlich aus reinen Aluminiumlegierungen der 1000er-Serie hergestellt. Diese Legierungen haben einen hohen Aluminiumgehalt, typischerweise mit einer Reinheit von über 99,00 %. Die gängigen Batteriefolienprodukte werden im Allgemeinen aus Legierungen der 1XXX-Serie in der harten Härte H18 hergestellt.

Zu den gängigen Legierungsqualitäten gehören 1060, 1070, 1100 und 1235.

1060 Aluminiumfolie

1060-Aluminiumfolie enthält mindestens 99,6 % Aluminium und sehr geringe Mengen an Verunreinigungen. Es bietet eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit, etwa 62 % IACS, gute Duktilität und lässt sich leicht zu ultradünner Folie rollen. Es verfügt außerdem über eine starke Beständigkeit gegen Elektrolytkorrosion.

Es eignet sich für Energiebatterien mit hoher Energiedichte und langer Zyklenlebensdauer, insbesondere dort, wo Leitfähigkeit und Sicherheit zentrale Anforderungen sind. Es ist eine der gängigsten Optionen für Power-Batterieanwendungen.

1100 Aluminiumfolie

1100er Aluminiumfolie enthält mindestens 99,0 % Aluminium und eine kleine Menge Kupfer, im Allgemeinen 0,05 %–0,20 %. Seine Zugfestigkeit kann 270 MPa überschreiten und ist damit etwas höher als die von 1060-Aluminiumfolie, die typischerweise bei etwa 230–250 MPa liegt.

Es eignet sich besser für Verdünnungsanforderungen, z. B. bei Folien unter 12 μm. Allerdings ist seine Leitfähigkeit etwas niedriger, etwa 59 % IACS. Bei langfristiger Elektrolytexposition kann durch Kupferverunreinigungen die Gefahr einer mikrogalvanischen Korrosion entstehen.

1070 Aluminiumfolie

1070er Aluminiumfolie hat einen höheren Aluminiumanteil von mindestens 99,70 %. Es bietet eine bessere Reinheit, elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit als 1060-Aluminiumfolie und eignet sich daher für High-End-Batteriesysteme mit besonders hohen Reinheitsanforderungen.

1235 Aluminiumfolie

1235-Aluminiumfolie enthält mindestens 99,35 % Aluminium und wird häufig in Batteriefolienanwendungen verwendet. Es bietet eine gleichmäßige Farbe, eine saubere Oberfläche, eine ausgezeichnete Ebenheit, eine Zugfestigkeit von über 180 MPa, eine Dehnung von über 1,5 % und eine Benetzbarkeit von über 32 Dyn. Diese Eigenschaften können die Haftung zwischen aktiven Materialien und dem Stromkollektor wirksam verbessern.

Neben reinen Aluminiumlegierungen der 1000er-Serie können auch 3003-Aluminiumfolie, 8011-Aluminiumfolie und 8021-Aluminiumfolie in speziellen Anwendungen oder in Materialien für Beutelbatterieverpackungen verwendet werden.

Herstellungsprozess der Batterie-Aluminiumfolie

Batteriealuminiumfolie wird durch strenge Schmelz-, Gieß- und Walz-, Kaltwalz-, Folienwalz-, Glüh-, Schlitz- und Inspektionsprozesse hergestellt.

Ein typischer Produktionsprozess ist wie folgt:

Hochreine Aluminiumbarren/geschmolzenes Aluminium → Schmelz- und Zusammensetzungskontrolle → Stranggießen und Walzen oder Warmwalzen → Kaltwalzen → Zwischenglühen → Folienwalzen → Endglühen → Längsschneiden → Qualitätsprüfung → Verpackung und Versand

Hauptfunktionen von Batteriealuminiumfolie in Lithium-Ionen-Batterien

1. Dient als Kathodenstromkollektor für die Elektronenleitung

Beim Laden und Entladen müssen Elektronen durch den äußeren Stromkreis fließen. Innerhalb der Batterie sind kathodenaktive Materialien auf den Stromkollektor angewiesen, um Elektronen zu leiten.

Aluminium hat eine gute Leitfähigkeit, eine geringe Dichte und eine hervorragende Verarbeitbarkeit, was es zum Hauptmaterial für Kathodenstromkollektoren von Lithium-Ionen-Batterien macht.

Batteriealuminiumfolie sammelt effizient Elektronen aus der Kathodenbeschichtung und überträgt sie über Laschen, Anschlüsse und andere Komponenten an den externen Stromkreis, um ein normales Laden und Entladen der Batterie zu gewährleisten.

2. Unterstützung der Kathodenbeschichtung

Die Kathodenaufschlämmung muss stabil und gleichmäßig auf der Aluminiumfolienoberfläche haften. Hochwertige Batteriealuminiumfolie sollte über geeignete Oberflächeneigenschaften und Benetzbarkeit verfügen, um eine gleichmäßige Beschichtung der Kathodenaufschlämmung zu ermöglichen und gleichzeitig Fehler wie Beschichtungslücken, Nadellöcher, Streifen, Pulverablösung und schlechte lokale Haftung zu reduzieren.

Wenn die Oberflächenspannung der Folie unzureichend ist, übermäßig viel Öl zurückbleibt oder die Rauheit instabil ist, kann die Schlammbeschichtung ungleichmäßig werden, was sich auf die Batteriekapazität, Konsistenz und Zyklusleistung auswirkt.

3. Reduzieren des Innenwiderstands der Batterie

Die Leitfähigkeit, die Gleichmäßigkeit der Dicke und der Bindungszustand der Beschichtung der Aluminiumfolie beeinflussen alle den elektrischen Widerstand der Elektrodenfolie. Hochwertige Batteriealuminiumfolie kann dazu beitragen, den Widerstand des Kathodenstromkollektors zu verringern und so die Ladeleistung und die Lade-Entlade-Effizienz zu verbessern.

Dies ist besonders wichtig für Leistungsbatterien und große Energiespeicherbatterien, bei denen ein geringerer Innenwiderstand dazu beiträgt, die Wärmeentwicklung zu reduzieren und die Stabilität bei schnellem Laden und Entladen zu verbessern.

4. Unterstützung der Elektrodenverarbeitung und Zellmontage

Bei der Batterieherstellung werden Elektrodenbleche beschichtet, getrocknet, kalandriert, geschlitzt, gestanzt, gewickelt oder gestapelt. Aluminiumfolie muss über ausreichende Festigkeit, Dehnung und Flexibilität verfügen, um den Anforderungen automatisierter Hochgeschwindigkeitsproduktionsanlagen gerecht zu werden.

Unzureichende Zugfestigkeit, übermäßige Kantengrate, offensichtliche Dickenschwankungen oder instabile Spulenspannung können zu Bandriss, Spurabweichung, Faltenbildung und ungleichmäßiger Wicklung führen und so die Produktionseffizienz und die Ausbeute des Endprodukts verringern.

5. Beitrag zum Batterieleichtbau

Aluminium hat eine Dichte von etwa 2,7 g/cm³, viel weniger als Stahl. Ultradünne Batterie-Aluminiumfolie kann den Anteil an inaktivem Material reduzieren und gleichzeitig die Stromerfassungsleistung aufrechterhalten, wodurch mehr Raum für eine höhere Energiedichte der Batterie geschaffen wird.

Da Elektrofahrzeuge eine größere Reichweite und leichtere Batteriesysteme erfordern, entwickelt sich Batteriealuminiumfolie in Richtung dünnerer Stärke, höherer Festigkeit und größerer Konsistenz.

Technologien zur Oberflächenbehandlung von Batteriefolien

1. Kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie

Kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie wird durch gleichmäßiges Auftragen von gut dispergiertem nanoleitendem Graphit und kohlenstoffbeschichteten Partikeln auf die Aluminiumfolienoberfläche hergestellt.

Es bietet eine hervorragende statische Leitfähigkeit und sammelt Mikroströme von aktiven Materialien. Dadurch wird der Kontaktwiderstand zwischen Kathodenmaterial und Stromkollektor deutlich reduziert, die Haftung verbessert und der Bindemittelverbrauch gesenkt.

Eine Kohlenstoffbeschichtung kann die Leistung bei Hochstromentladungen erheblich verbessern, die Polarisation verringern und die Entladungsspannungsplattform verbessern.

2. Oberflächenaufrauung

Durch das Aufrauen der Oberfläche wird die Rauheit der Aluminiumfolie erhöht, wodurch die mechanische Verankerungsfestigkeit und die Grenzflächenhaftung zwischen der Folie und den aktiven Materialien verbessert werden.

3. Zusammengesetzte Stromabnehmer

Verbundstromkollektoren verwenden eine dreischichtige Struktur aus Metall-Polymer-Metall. Materialien wie biaxial orientierte Polyesterfolie (BOPET), Polypropylenfolie (BOPP) und Polyimidfolie (PI) werden als Substrate verwendet und durch Methoden wie Vakuumabscheidung verarbeitet.

Im Vergleich zu herkömmlichen Stromabnehmern bieten Verbundstromabnehmer einen geringeren Metallverbrauch und eine Gewichtsreduzierung. Verbundaluminiumfolie kann die Energiedichte um etwa 4,5 % verbessern.

Batterie-Aluminiumfolie Vorteil:

Warum wird Aluminiumfolie häufig für Kathoden von Lithium-Ionen-Batterien verwendet?

In herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien wird typischerweise Aluminiumfolie als Kathodenstromkollektor verwendet, während Kupferfolie im Allgemeinen als Anodenstromkollektor verwendet wird. Dies hängt hauptsächlich mit der Stabilität verschiedener Metalle unter unterschiedlichen elektrochemischen Potentialbedingungen zusammen.

Aluminiumfolie weist im Betriebsspannungsbereich von Lithium-Ionen-Batteriekathoden eine gute elektrochemische Stabilität auf und kann die Anforderungen der meisten Kathodenchemien erfüllen.

Darüber hinaus bietet Aluminium folgende Vorteile:

• Gute elektrische Leitfähigkeit

• Geringe Dichte, was die Gewichtsreduzierung der Batterie unterstützt

• Relativ kontrollierbare Kosten

• Hervorragende Verarbeitungsleistung

• Geeignet für ultradünnes Rollen

• Eine für die Schlickerbeschichtung geeignete Oberfläche

• Gute Korrosionsbeständigkeit

• Einfaches Schneiden, Stanzen, Schweißen und Laminieren

Die konkrete Materialauswahl sollte jedoch immer noch entsprechend der Batteriechemie und den Herstellungsanforderungen bestimmt werden. Für bestimmte spezielle Batteriesysteme oder Hochspannungsanwendungen können kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie, Verbundstromkollektoren oder andere funktionale Stromkollektormaterialien erforderlich sein.

Batterie-Aluminiumfolie Spezifikation:

Mechanische Eigenschaften

Anwendung of Batterie-Aluminiumfolie:

1. Power-Batterien

Batteriealuminiumfolie wird häufig als Kathodenstromkollektor in ternären Lithiumbatterien und Lithiumeisenphosphatbatterien für Fahrzeuge mit neuer Energie verwendet. Zusammen mit Kathodenmaterialien wie Lithiumeisenphosphat, Lithiumkobaltoxid und Lithiummanganoxid bildet Aluminiumfolie den Kathodenteil von Lithium-Ionen-Batterien.

Da Leistungsbatterien weiterhin eine höhere Energiedichte und mehr Sicherheit erfordern, steigen auch die Leistungsanforderungen an Batteriealuminiumfolie.

2. Energiespeichersysteme

Batteriealuminiumfolie wird in Batteriepaketen für große Energiespeicherkraftwerke und Energiespeichergeräte für Privathaushalte verwendet. Energiespeicherzellen entwickeln sich rasch hin zu größeren Kapazitäten und werden von herkömmlichen 280-Ah-Zellen auf 314-Ah-Zellen ausgeweitet.

3. 3C Unterhaltungselektronik

Es wird in leichten Akkus mit hoher Kapazität für Smartphones, Laptops, Tablets und andere Unterhaltungselektronikgeräte verwendet.

4. Natrium-Ionen-Batterien

In Natriumionenbatterien kann Aluminiumfolie sowohl als Kathoden- als auch als Anodenstromkollektor verwendet werden. Dies führt zu einem höheren Aluminiumfolienverbrauch pro Batterie und erweitert das Marktpotenzial weiter.

5. Batterietaschen

8021-Aluminiumfolie bietet hervorragende Tiefziehleistung, Elektrolytkorrosionsbeständigkeit und hohe Heißsiegelfestigkeit. Daher ist es das bevorzugte Material für Aluminiumfolie für Beutelbatterien.

Relevante Produkte können GB/T 22648-2023, Aluminiumfolie für Aluminium-Kunststoff-Verbundrohre und Batteriebeutel, entsprechen.

Verpackung & Lieferung:

Qualitätsanforderungen an Aluminium-Batteriefolie

Im Vergleich zu herkömmlicher Aluminiumfolie gelten für Batteriealuminiumfolien wesentlich strengere Anforderungen an die folgenden Haupteigenschaften.

1. Dicke und Präzision

Die gängige Dicke von Batteriealuminiumfolie beträgt 10–20 μm, und die Industrie tendiert zu dünneren Dicken von 8 μm und sogar 6 μm. Die Dickenabweichung muss im Allgemeinen innerhalb von ±2 % kontrolliert werden.

Dickenkontrolle und Ebenheit wirken sich direkt auf die Lade-Entlade-Effizienz und langfristige Zuverlässigkeit von Lithiumbatterien aus.

2. Mechanische Eigenschaften

Batteriealuminiumfolie erfordert im Allgemeinen sowohl eine hohe Zugfestigkeit als auch eine gute Dehnung. Standardfolien erfordern üblicherweise eine Zugfestigkeit von mindestens 160–180 MPa. Aluminiumfolie für Hochleistungsbatterien erfordert im Allgemeinen eine Zugfestigkeit von mindestens 180 MPa, während einige Anwendungen möglicherweise 200 MPa oder sogar 300 MPa erfordern.

Um die Anforderungen der Weiterverarbeitung zu erfüllen, muss die Dehnung oft mindestens 3 % betragen.

3. Oberflächenbenetzbarkeit: Dynwert

Die Oberflächenbenetzbarkeit wird üblicherweise anhand des Dynwerts gemessen. Um die Qualität der Beschichtung zu gewährleisten, muss der Oberflächen-Dyne-Wert im Allgemeinen mindestens 32 mN/m betragen, während einige Anwendungen 36 mN/m erfordern.

Die Oberflächenbenetzungsspannung der Verbundaluminiumfolie sollte nicht weniger als 38 × 10⁻³ N/m betragen.

4. Oberflächenreinheit

Batterie-Aluminiumfolie stellt äußerst hohe Anforderungen an die Oberflächenreinheit:

Aluminiumasche, Eisenpartikel, schwarze Ölspuren, helle Flecken auf matten Oberflächen und ähnliche Mängel sind nicht zulässig.

Oberflächengruben mit einem Durchmesser von mehr als 1 mm sind nicht zulässig.

Grübchen zwischen 0,5 mm und 1 mm dürfen weniger als 3 pro Quadratmeter aufweisen, und Grübchen um 0,5 mm dürfen nicht in Gruppen auftreten.

Fremdstoffe wie Aluminiumpulver und Eisenpulver müssen streng kontrolliert werden, beispielsweise auf ≤50 mg pro 300.000 m². Der mit der Klebebandmethode getestete Querschnitt von Aluminiumpulver sollte nicht mehr als 25 Partikel pro 10 cm betragen.

Der Lochdurchmesser sollte 400 μm nicht überschreiten.

5. Ebenheit und Kantenqualität

Die Ebenheit ist ein kritischer technischer Indikator und muss genau kontrolliert werden, beispielsweise ≤10 I-Einheiten. Auch die Anforderungen an die Kantenqualität sind hoch: Kantenrisse und Grate sind nicht zulässig. Im spannungsfreien Zustand sollte die Randwellenhöhe nicht mehr als 2 mm betragen.

6. Produktionsumgebung

Batteriealuminiumfolie sollte in reinen Werkstätten mit hohem Standard hergestellt werden, um eine außergewöhnliche Oberflächenreinheit zu gewährleisten.

FAQ

F1: Wofür wird Batteriealuminiumfolie hauptsächlich verwendet?

A: Es wird hauptsächlich als Kathodenstromkollektor in Lithium-Ionen-Batterien verwendet und findet breite Anwendung in Energiebatterien für neue Energiefahrzeuge, Energiespeicherbatterien und Batterien für Unterhaltungselektronik.

F2: Welche Dicken sind allgemein erhältlich?

A: Übliche Dicken sind 9 μm, 10 μm, 12 μm, 15 μm, 16 μm und 20 μm. Auch kundenspezifische Dicken sind je nach Kundenwunsch erhältlich.

F3: Welche Legierungen werden üblicherweise verwendet?

A: Zu den gängigen Legierungen gehören 1060, 1070, 1235 und 8011. Unter ihnen werden 1235 und 8011 häufig in Anwendungen für Leistungsbatterien und Energiespeicherbatterien verwendet.

F4: Sind kundenspezifische Spezifikationen verfügbar?

A: Ja. Wir können maßgeschneiderte Dicken, Breiten, Spulendurchmesser und Verpackungsmethoden anbieten, um den Anforderungen automatisierter Produktionslinien gerecht zu werden.

F5: Wie stellen Sie die Produktqualität sicher?

A: Wir verwenden hochreine Rohstoffe und fortschrittliche Produktionsprozesse, unterstützt durch ein strenges Qualitätskontrollsystem. Dies gewährleistet eine stabile elektrische Leitfähigkeit, Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität für jede Produktcharge.