Papel de aluminio para batería de iones de litio.se refiere a la lámina de aluminio y aleación de aluminio utilizada como colector de corriente catódica en baterías de iones de litio. Junto con materiales catódicos como el fosfato de litio y hierro (LFP), el óxido de litio y cobalto (LCO) y el óxido de litio y manganeso (LMO), forma parte del cátodo de la batería de iones de litio.
El aluminio puro se refiere a un metal con una fracción en masa de aluminio no inferior al 99,00%, mientras que una aleación de aluminio se refiere a una aleación a base de aluminio con una fracción en masa de aluminio inferior al 99,00%. El papel de aluminio para baterías de iones de litio es un producto laminado de sección rectangular, espesor uniforme que oscila entre 0,008 mm y 0,020 mm y un ancho no superior a 1.600,0 mm, y generalmente se suministra en bobinas.
Principales usos del papel de aluminio en baterías de iones de litio
En las baterías de iones de litio, el papel de aluminio se utiliza principalmente como colector de corriente catódico.
Una estructura típica de batería es la siguiente:
Material activo del cátodo → Aditivo conductor → Aglutinante → Colector de corriente de lámina de aluminio → Separador → Ánodo → Colector de corriente de lámina de cobre
Las principales funciones del papel de aluminio incluyen:
1. Recogiendo electrones del cátodo
Durante el proceso de carga y descarga de una batería de iones de litio, los materiales activos del cátodo generan o reciben electrones. El papel de aluminio recolecta y transfiere electrones de manera eficiente al circuito externo, mejorando la eficiencia de carga y descarga de la batería.
2. Soporte del revestimiento catódico
La suspensión catódica debe recubrirse uniformemente sobre la superficie del papel de aluminio. Por lo tanto, la lámina debe proporcionar una buena adhesión a la superficie para evitar que se desprenda el recubrimiento del electrodo.
3. Mejorar la seguridad de la batería
El papel de aluminio de alta calidad ayuda a reducir defectos como poros, grietas e impurezas, lo que reduce los riesgos de cortocircuitos internos y fugas térmicas.
Papel de aluminio para baterías de litio
En la actualidad, la industria de las baterías de litio generalmente utiliza papel de aluminio enrollado como colector de corriente catódica. Los grados de aleaciones comunes incluyen los grados de aluminio de la serie 1000, como 1060, 1050, 1145 y 1235, siendo ampliamente utilizados el temple duro, particularmente el H18. Estas aleaciones tienen un alto contenido de aluminio, con una pureza superior al 99,00%.
Entre ellos,papel de aluminio 1235se usa ampliamente para colectores de corriente catódicos de baterías de iones de litio debido a su alta pureza, excelente conductividad eléctrica, buen rendimiento de procesamiento y bajo contenido de impurezas.
Las láminas de aluminio 1070 y 1060 tienen un alto contenido de aluminio, generalmente ≥99,6 %, y alta conductividad. Son adecuados para aplicaciones de baterías de energía con requisitos de rendimiento eléctrico exigentes.
Según el proceso de fabricación y la estructura del material, el papel de aluminio para baterías de iones de litio se puede clasificar en:
papel de aluminio desnudo
Papel de aluminio recubierto
Papel de aluminio compuesto
El papel de aluminio recubierto de carbono se produce aplicando una capa de carbono conductor a la superficie del papel de aluminio. Puede reducir significativamente la resistencia interna de la batería, mejorar el contacto entre los materiales activos y la lámina y mejorar la conducción de corriente dentro del electrodo. Como resultado, puede mejorar el rendimiento de la batería, el rendimiento a baja temperatura, el ciclo de vida y el rendimiento del almacenamiento.
Los colectores de corriente compuestos, por otro lado, utilizan películas poliméricas como sustratos y se producen mediante procesos como la metalización al vacío. Ofrecen las ventajas potenciales de una alta densidad de energía y una mayor seguridad.
Especificaciones del producto de papel de aluminio para batería
| Artículo | Parámetros |
| Material | 1235, 1070, 1060, 1050 |
| Temperamento | O temperamento, H temperamento |
| Espesor | 8 µm–20 µm |
| Ancho | Personalizado según los requisitos del cliente. |
| Superficie | Brillante de doble cara o brillante de una cara |
| Embalaje | Embalaje en bobina, embalaje a prueba de humedad. |
Ventajas de rendimiento del papel de aluminio para baterías de iones de litio
Alta conductividad eléctrica
Fabricado con aluminio de alta pureza, el papel de aluminio para baterías ofrece una excelente conductividad eléctrica. Puede reducir la resistencia interna de la batería y mejorar la eficiencia de carga y descarga.
Alta resistencia y buen alargamiento
Proporciona buenas propiedades mecánicas y es menos probable que se rompa durante los procesos de recubrimiento, calandrado y corte de alta velocidad, lo que mejora la estabilidad de la producción.
Dimensiones ultrafinas y de alta precisión
Con un espesor uniforme y una alta precisión dimensional, el papel de aluminio puede reducir eficazmente el peso de la batería y aumentar su densidad de energía.
Excelente calidad superficial
Una superficie limpia y plana mejora la adhesión de los recubrimientos del material catódico, mejorando la consistencia del electrodo y el rendimiento general de la batería.
Buena resistencia a la corrosión
El papel de aluminio de la batería puede resistir el ambiente interno de electrolitos de las baterías de iones de litio, lo que garantiza un rendimiento estable durante ciclos prolongados.
Buena procesabilidad
Tiene una excelente compatibilidad con laminado, estampado y recubrimiento, lo que cumple con los requisitos de producción en masa de baterías eléctricas, baterías de almacenamiento de energía y otras aplicaciones avanzadas de baterías.
Alta seguridad y confiabilidad
El control estricto de poros, impurezas y defectos superficiales ayuda a reducir el riesgo de cortocircuitos internos y mejora la seguridad de la batería.
Requisitos de rendimiento para el papel de aluminio utilizado en baterías de iones de litio
1. Dimensiones y Espesor
Tendencia hacia la lámina ultrafina
El papel de aluminio para batería tradicional generalmente tiene un espesor de 12 μm a 15 μm. Con los avances en la tecnología de laminación, las principales aplicaciones de baterías de energía y baterías de almacenamiento de energía han adoptado ampliamente el papel de aluminio ultrafino en el rango de 9 μm a 10 μm. Algunos productos de alta gama incluso se acercan al límite de 8 μm.
Requisitos de tolerancia de espesor extremadamente estrictos
A medida que la lámina se vuelve más delgada, la uniformidad del espesor se vuelve cada vez más crítica. En general, se requiere controlar la desviación del espesor a través de la misma tira dentro de ±4%.
Si el espesor es inconsistente, el espesor de la lechada recubierta variará, lo que podría provocar una sobrecarga de corriente localizada, tensión mecánica desigual y reducciones significativas en la vida útil y la seguridad de la batería.
2. Propiedades mecánicas
La fabricación de electrodos de batería implica múltiples procesos, incluido el recubrimiento a alta velocidad, el secado a alta temperatura, el calandrado a alta presión y el corte repetido. Estos procesos requieren que el papel de aluminio tenga una excelente resistencia mecánica.
Alta resistencia a la tracción
A medida que la densidad de compactación del electrodo continúa aumentando, el proceso de calandrado impone una tensión sustancial sobre la lámina de aluminio. Los estándares de la industria y los principales fabricantes de celdas de batería generalmente exigen que el papel de aluminio para baterías tenga una resistencia a la tracción de aproximadamente 180 MPa a 200 MPa o superior.
Algunas láminas de aluminio ultrafinas y de alta resistencia pueden requerir una resistencia a la tracción de 270 MPa a 280 MPa para evitar la rotura de la tira durante el calandrado y el tensado a alta velocidad.
Alargamiento apropiado
Si el papel de aluminio es demasiado duro o quebradizo, puede agrietarse o romperse al doblarlo y enrollarlo. Por lo tanto, generalmente se requiere que el alargamiento sea de alrededor del 1,5% al 3,0%, lo que garantiza una flexibilidad adecuada durante los procesos de ensamblaje de celdas, como el bobinado o el apilamiento.
3. Calidad de la superficie
Limpieza de superficies
La superficie del papel de aluminio debe tener un color uniforme, alta limpieza y buena planitud. Debe estar libre de marcas obvias de laminación, picaduras, poros, marcas de corrosión, arrugas, moteados, líneas brillantes y otros defectos de laminación.
No debe haber variaciones de color perceptibles, contaminación de aceite, olor fuerte a aceite ni manchas de aceite visibles. Los requisitos para partículas extrañas, incluido el polvo de aluminio y el polvo de hierro, son particularmente estrictos y generalmente se controlan en ≤50 mg por 300.000 metros cuadrados.
La producción normalmente se lleva a cabo en entornos de salas blancas de alto nivel.
Control de poros
Los poros son uno de los defectos más críticos del papel de aluminio. La lámina de batería de alta potencia generalmente no requiere más de 0,7 orificios por metro cuadrado. Algunos productos premium pueden incluso requerir cero agujeros por metro cuadrado.
Para ciertos fabricantes avanzados, un número de poros de menos de 0,3 por metro cuadrado ya es un nivel de control objetivo.
Humectabilidad de la superficie: valor de dina
Para garantizar la calidad del recubrimiento, generalmente se requiere que el valor de dinas de la superficie del papel de aluminio no sea inferior a 32 dinas. Algunos productos de alta gama requieren valores de 34 dinas o incluso 36 dinas.
El valor de dina indica la humectabilidad de la superficie y el rendimiento de adhesión del papel de aluminio. Es fundamental para los procesos de revestimiento, laminación y fabricación de baterías relacionados.
Limitaciones de las picaduras
La superficie de la lámina no debe contener hoyos de más de 1 mm de diámetro. Las picaduras que miden entre 0,5 mm y 1 mm deben limitarse a menos de tres por metro cuadrado, y no deben aparecer picaduras de aproximadamente 0,5 mm en grupos concentrados.
Diferencias en los requisitos del papel de aluminio para diferentes tipos de baterías de litio
| Baterías para electrónica de consumo | Las baterías utilizadas en teléfonos móviles, tabletas, portátiles, dispositivos portátiles y dispositivos electrónicos similares generalmente priorizan la delgadez, el peso ligero y la alta densidad de energía. | Grosor de lámina más delgada Mayor consistencia de espesor Buena planitud superficial Excelente compatibilidad de recubrimiento Baja tasa de poros Procesabilidad de bobinado estable |
| Baterías de energía | Las baterías de vehículos eléctricos tienen mayores requisitos de seguridad, ciclo de vida y coherencia entre lotes. | Alta resistencia con elongación adecuada. Suministro estable en bobinas largas Bajos niveles de rebabas y bajo riesgo de rotura de la tira Excelente resistencia a la corrosión Compatibilidad con recubrimiento de alta velocidad y bobinado de alta velocidad Rendimiento consistente entre lotes de producción Control estricto de materiales y partículas extrañas. |
| Baterías de almacenamiento de energía | Las baterías de almacenamiento de energía generalmente se producen a gran escala y están diseñadas para ciclos operativos prolongados. Ponen mayor énfasis en la eficiencia de costos, la confiabilidad a largo plazo y la estabilidad de la cadena de suministro. | control de costos Estabilidad de ciclo largo Calidad constante Capacidad de suministro de gran volumen Compatibilidad con los principales sistemas catódicos, como el fosfato de hierro y litio. Bajas tasas de defectos y rendimiento de procesamiento estable |
| Baterías de alta velocidad y alta potencia | Las herramientas eléctricas, los vehículos eléctricos de dos ruedas, los vehículos híbridos y ciertos dispositivos especializados requieren baterías capaces de cargarse y descargarse con alta corriente. | Baja resistencia eléctrica Excelente conductividad eléctrica Mayor resistencia mecánica Buena disipación de calor y estabilidad de la interfaz. Fuerte adhesión del recubrimiento Resistencia a la corrosión durante ciclos de alta velocidad. |