Papel de aluminio para batería

El papel de aluminio para baterías es uno de los materiales principales utilizados como colector de corriente catódica en las baterías de iones de litio. Se aplica principalmente en baterías eléctricas, baterías de almacenamiento de energía y baterías de litio de consumo. Su función principal es soportar el material activo del cátodo y transferir de manera rápida y confiable los electrones generados durante la carga y descarga de la batería al circuito externo. Esto ayuda a mejorar la conductividad de la batería, la densidad de energía y el ciclo de vida.

Hasta la fecha, la producción de láminas para baterías se ha concentrado principalmente en el Lejano Oriente. El interés de China en las láminas para baterías comenzó a crecer significativamente a mediados de la década de 2010. Con el rápido desarrollo de vehículos de nueva energía, sistemas de almacenamiento de energía y productos electrónicos de consumo, la demanda de papel de aluminio para baterías de alto rendimiento sigue aumentando.

El papel de aluminio para batería de alta calidad presenta alta conductividad eléctrica, alta resistencia, excelente calidad de superficie, buen rendimiento de recubrimiento y precisión dimensional estable. Puede cumplir con los estrictos requisitos de las líneas de producción automatizadas de baterías, calandrado y recubrimiento de alta velocidad.

Como fabricante profesional de papel de aluminio, MC Aluminium suministra productos de papel de aluminio para baterías que cumplen con los estándares internacionales. Admitimos una variedad de aleaciones, especificaciones y servicios personalizados. Nuestros productos se exportan a Europa, América del Norte, Sudeste Asiático, Medio Oriente, América del Sur y otros mercados, brindando soporte de suministro confiable para nuevos fabricantes de energía, baterías y productos electrónicos.

¿Qué es el papel de aluminio para batería?

El papel de aluminio para batería es un papel de aluminio ultrafino producido mediante procesos de laminado, recocido y tratamiento de superficies de precisión. Suele estar fabricado con aleaciones de aluminio de alta pureza. Se utiliza principalmente como colector de corriente catódica en baterías de iones de litio, proporcionando una ruta de transporte de electrones estable para los materiales catódicos y asegurando una buena conductividad eléctrica y estabilidad electroquímica.

Dependiendo de la aplicación, el papel de aluminio para batería se puede utilizar en:

• Baterías para vehículos de nueva energía.

• Sistemas de almacenamiento de energía (ESS)

• Baterías de litio cilíndricas

• Baterías de litio prismáticas

• Baterías de litio de bolsa

• Baterías para electrónica de consumo 3C

• Baterías para herramientas eléctricas

• Baterías para vehículos eléctricos de dos ruedas.

Materiales y grados de aleación

El papel de aluminio para baterías se produce principalmente a partir de aleaciones de aluminio puro de la serie 1000. Estas aleaciones tienen un alto contenido de aluminio, normalmente con una pureza superior al 99,00%. Los productos de láminas para baterías convencionales generalmente están hechos de aleaciones de la serie 1XXX con un temperamento duro H18.

Los grados de aleaciones comunes incluyen 1060, 1070, 1100 y 1235.

Papel de aluminio 1060

El papel de aluminio 1060 contiene al menos un 99,6% de aluminio y niveles muy bajos de impurezas. Ofrece una excelente conductividad eléctrica, aproximadamente 62 % de IACS, buena ductilidad y es fácil de enrollar en láminas ultrafinas. También tiene una fuerte resistencia a la corrosión de electrolitos.

Es adecuado para baterías de alta densidad de energía y de ciclo de vida prolongado, especialmente donde la conductividad y la seguridad son requisitos clave. Es una de las opciones principales para aplicaciones de baterías de energía.

Papel de aluminio 1100

El papel de aluminio 1100 contiene al menos un 99,0 % de aluminio y una pequeña cantidad de cobre, generalmente entre un 0,05 % y un 0,20 %. Su resistencia a la tracción puede superar los 270 MPa, ligeramente superior a la del papel de aluminio 1060, que suele rondar los 230-250 MPa.

Es más adecuado para requisitos de adelgazamiento, como láminas de menos de 12 μm. Sin embargo, su conductividad es ligeramente menor, aproximadamente 59% IACS. En caso de exposición prolongada a electrolitos, las impurezas de cobre pueden crear un riesgo de corrosión microgalvánica.

Papel de aluminio 1070

El papel de aluminio 1070 tiene un mayor contenido de aluminio de al menos 99,70%. Ofrece mejor pureza, conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión que el papel de aluminio 1060, lo que lo hace adecuado para sistemas de baterías de alta gama con requisitos de pureza particularmente exigentes.

Papel de aluminio 1235

El papel de aluminio 1235 contiene al menos un 99,35 % de aluminio y se utiliza ampliamente en aplicaciones de papel de aluminio para baterías. Ofrece un color uniforme, una superficie limpia, una planitud excelente, una resistencia a la tracción superior a 180 MPa, un alargamiento superior al 1,5 % y una humectabilidad superior a 32 dinas. Estas propiedades pueden mejorar eficazmente la adhesión entre los materiales activos y el colector de corriente.

Además de las aleaciones de aluminio puro de la serie 1000, también se pueden utilizar papel de aluminio 3003, papel de aluminio 8011 y papel de aluminio 8021 en aplicaciones especiales o en materiales asociados con el embalaje de baterías en bolsa.

Proceso de producción de papel de aluminio para batería

El papel de aluminio para batería se produce mediante estrictos procesos de fusión, fundición y laminado, laminado en frío, laminado de lámina, recocido, corte e inspección.

Un proceso de producción típico es el siguiente:

Lingotes de aluminio de alta pureza/aluminio fundido → Control de fusión y composición → Fundición y laminación continua o laminación en caliente → Laminación en frío → Recocido intermedio → Laminación de láminas → Recocido final → Corte longitudinal → Inspección de calidad → Embalaje y envío

Funciones principales del papel de aluminio para baterías en baterías de iones de litio

1. Sirviendo como colector de corriente catódico para la conducción de electrones.

Durante la carga y descarga, los electrones deben fluir a través del circuito externo. Dentro de la batería, los materiales activos del cátodo dependen del colector de corriente para conducir los electrones.

El aluminio tiene buena conductividad, baja densidad y excelente procesabilidad, lo que lo convierte en el material principal para los colectores de corriente catódicos de baterías de iones de litio.

El papel de aluminio de la batería recoge eficientemente los electrones del revestimiento del cátodo y los transfiere al circuito externo a través de pestañas, conectores y otros componentes, asegurando una carga y descarga normal de la batería.

2. Soporte del revestimiento catódico

La suspensión catódica debe adherirse de manera estable y uniforme a la superficie del papel de aluminio. El papel de aluminio para baterías de alta calidad debe tener características de superficie y humectabilidad adecuadas, lo que permite que la suspensión catódica se recubra uniformemente y al mismo tiempo se reducen defectos como saltos de recubrimiento, poros, rayas, desprendimiento de polvo y mala adhesión local.

Si la lámina tiene una tensión superficial insuficiente, exceso de aceite residual o rugosidad inestable, el recubrimiento de lechada puede volverse desigual, lo que afecta la capacidad, la consistencia y el rendimiento del ciclo de la batería.

3. Reducción de la resistencia interna de la batería

La conductividad, la uniformidad del espesor y la condición de unión del recubrimiento del papel de aluminio afectan la resistencia eléctrica de la lámina del electrodo. El papel de aluminio de la batería de alta calidad puede ayudar a reducir la resistencia del colector de corriente del cátodo, mejorando la capacidad de velocidad y la eficiencia de carga y descarga.

Esto es especialmente importante para las baterías eléctricas y las baterías de almacenamiento de energía a gran escala, donde una menor resistencia interna ayuda a reducir la generación de calor y mejora la estabilidad bajo cargas y descargas de alta velocidad.

4. Soporte de procesamiento de electrodos y ensamblaje de celdas

Durante la fabricación de baterías, las láminas de electrodos se someten a procesos de recubrimiento, secado, calandrado, corte, troquelado, bobinado o apilamiento. El papel de aluminio debe tener suficiente resistencia, alargamiento y flexibilidad para cumplir con los requisitos de los equipos de producción automatizados de alta velocidad.

Una resistencia a la tracción insuficiente, rebabas excesivas en los bordes, fluctuaciones obvias de espesor o una tensión inestable de la bobina pueden provocar roturas de la tira, desviación del seguimiento, arrugas y bobinado desigual, lo que reduce la eficiencia de la producción y el rendimiento del producto terminado.

5. Contribuir al aligeramiento de la batería

El aluminio tiene una densidad de aproximadamente 2,7 g/cm³, mucho menor que la del acero. La lámina de aluminio ultrafina para baterías puede reducir la proporción de material inactivo mientras mantiene el rendimiento de recolección actual, creando más espacio para una mayor densidad de energía de la batería.

Por lo tanto, a medida que los vehículos eléctricos exigen una mayor autonomía y sistemas de baterías más ligeros, el papel de aluminio para baterías se está desarrollando hacia calibres más delgados, mayor resistencia y mayor consistencia.

Tecnologías de tratamiento de superficies de láminas de batería

1. Papel de aluminio recubierto de carbono

El papel de aluminio recubierto de carbono se produce aplicando uniformemente grafito nanoconductor bien disperso y partículas recubiertas de carbono a la superficie del papel de aluminio.

Proporciona una excelente conductividad estática y recoge microcorrientes de materiales activos. Esto reduce significativamente la resistencia de contacto entre el material del cátodo y el colector de corriente, mejora la adherencia y reduce el consumo de aglutinante.

El recubrimiento de carbono puede mejorar significativamente el rendimiento de descarga de alta corriente, reducir la polarización y mejorar la plataforma de voltaje de descarga.

2. Rugosidad de la superficie

La rugosidad de la superficie aumenta la rugosidad del papel de aluminio, mejorando la resistencia del anclaje mecánico y la adhesión interfacial entre el papel y los materiales activos.

3. Colectores de corriente compuestos

Los colectores de corriente compuestos utilizan una estructura de tres capas de metal-polímero-metal. Materiales como la película de poliéster orientada biaxialmente (BOPET), la película de polipropileno (BOPP) y la película de poliimida (PI) se utilizan como sustratos y se procesan mediante métodos como la deposición al vacío.

En comparación con los colectores de corriente convencionales, los colectores de corriente compuestos ofrecen un menor consumo de metal y una reducción de peso. El papel de aluminio compuesto puede mejorar la densidad de energía en aproximadamente un 4,5%.

Papel de aluminio para batería Ventaja:

¿Por qué se utiliza habitualmente papel de aluminio para los cátodos de baterías de iones de litio?

En las baterías de iones de litio convencionales, la lámina de aluminio se utiliza normalmente como colector de corriente del cátodo, mientras que la lámina de cobre se utiliza generalmente como colector de corriente del ánodo. Esto está relacionado principalmente con la estabilidad de diferentes metales en diferentes condiciones de potencial electroquímico.

El papel de aluminio tiene una buena estabilidad electroquímica dentro del rango de voltaje operativo de los cátodos de baterías de iones de litio y puede cumplir con los requisitos de la mayoría de las químicas de los cátodos.

Además, el aluminio ofrece los siguientes beneficios:

• Buena conductividad eléctrica

• Baja densidad, compatible con el aligeramiento de la batería

• Costo relativamente controlable

• Excelente rendimiento de procesamiento

• Adecuado para laminado ultrafino.

• Una superficie adecuada para el recubrimiento en suspensión

• Buena resistencia a la corrosión

• Fácil corte, estampado, soldadura y laminación

Sin embargo, la selección del material específico aún debe determinarse de acuerdo con la química de la batería y los requisitos de fabricación. Para ciertos sistemas de baterías especiales o aplicaciones de alto voltaje, es posible que se requiera papel de aluminio recubierto de carbono, colectores de corriente compuestos u otros materiales funcionales para colectores de corriente.

Papel de aluminio para batería Especificación:

Propiedades mecánicas

Solicitud of Papel de aluminio para batería:

1. Baterías de energía

El papel de aluminio para baterías se usa ampliamente como colector de corriente catódico en baterías ternarias de litio y baterías de fosfato de hierro y litio para vehículos de nueva energía. Junto con los materiales catódicos como el fosfato de hierro y litio, el óxido de cobalto y litio y el óxido de manganeso y litio, el papel de aluminio forma la sección catódica de las baterías de iones de litio.

A medida que las baterías de energía continúan exigiendo una mayor densidad de energía y mayor seguridad, los requisitos de rendimiento para el papel de aluminio de las baterías también están aumentando.

2. Sistemas de almacenamiento de energía

El papel de aluminio para baterías se utiliza en paquetes de baterías para centrales eléctricas de almacenamiento de energía a gran escala y equipos de almacenamiento de energía residenciales. Las celdas de almacenamiento de energía están avanzando rápidamente hacia mayores capacidades, expandiéndose de celdas convencionales de 280 Ah a celdas de 314 Ah.

3. Electrónica de consumo 3C

Se utiliza en baterías livianas y de alta capacidad para teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, tabletas y otros dispositivos electrónicos de consumo.

4. Baterías de iones de sodio

En las baterías de iones de sodio, el papel de aluminio se puede utilizar como colector de corriente tanto del cátodo como del ánodo. Esto da como resultado un mayor consumo de papel de aluminio por batería y amplía aún más el potencial de mercado.

5. Bolsas para baterías

El papel de aluminio 8021 ofrece un excelente rendimiento de embutición profunda, resistencia a la corrosión de electrolitos y alta resistencia al termosellado. Por lo tanto, es el material preferido para el papel de aluminio para baterías de bolsa.

Los productos relevantes pueden cumplir con GB/T 22648-2023, Papel de aluminio para tubos compuestos de aluminio y plástico y bolsas para baterías.

Embalaje y Entrega:

Requisitos de calidad para la lámina de aluminio para baterías

En comparación con el papel de aluminio convencional, el papel de aluminio para batería tiene requisitos mucho más estrictos para las siguientes propiedades clave.

1. Espesor y Precisión

El espesor principal del papel de aluminio para baterías es de 10 a 20 μm, y la industria está avanzando hacia calibres más delgados de 8 μm e incluso 6 μm. Generalmente se requiere que la desviación del espesor se controle dentro de ±2%.

El control del espesor y la planitud afectan directamente la eficiencia de carga y descarga de la batería de litio y la confiabilidad a largo plazo.

2. Propiedades mecánicas

El papel de aluminio para batería generalmente requiere una alta resistencia a la tracción y un buen alargamiento. La lámina de calidad estándar suele requerir una resistencia a la tracción de al menos 160 a 180 MPa. El papel de aluminio para baterías eléctricas generalmente requiere una resistencia a la tracción de al menos 180 MPa, mientras que algunas aplicaciones pueden requerir 200 MPa o incluso 300 MPa.

Para cumplir con los requisitos del procesamiento posterior, a menudo se requiere que el alargamiento sea de al menos el 3 %.

3. Humectabilidad de la superficie: valor de dinas

La humectabilidad de la superficie se mide comúnmente por el valor de dinas. Para garantizar la calidad del recubrimiento, generalmente se requiere que el valor dina de la superficie sea de al menos 32 mN/m, mientras que algunas aplicaciones requieren 36 mN/m.

La tensión de humectación superficial del papel de aluminio compuesto no debe ser inferior a 38 × 10⁻³ N/m.

4. Limpieza de superficies

El papel de aluminio para baterías tiene requisitos extremadamente estrictos para la limpieza de superficies:

No se permiten cenizas de aluminio, partículas de hierro, líneas negras de aceite, puntos brillantes en superficies mate y defectos similares.

No se permiten fosas superficiales de más de 1 mm de diámetro.

Las picaduras de entre 0,5 mm y 1 mm deben ser menos de 3 por metro cuadrado y las picaduras de alrededor de 0,5 mm no deben aparecer agrupadas.

Las materias extrañas como el polvo de aluminio y el polvo de hierro deben controlarse estrictamente, por ejemplo a ≤ 50 mg por 300.000 m². La sección transversal del polvo de aluminio, probada con el método de la cinta adhesiva, no debe contener más de 25 partículas por 10 cm.

El diámetro del orificio no debe exceder los 400 μm.

5. Planitud y calidad de los bordes

La planitud es un indicador técnico crítico y debe controlarse con precisión, como ≤10 unidades I. Los requisitos de calidad de los bordes también son altos: no se permiten grietas ni rebabas. Sin tensión, la altura de la onda del borde no debe ser superior a 2 mm.

6. Entorno de producción

El papel de aluminio para baterías debe fabricarse en talleres limpios de alto nivel para garantizar una limpieza excepcional de la superficie.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Para qué se utiliza principalmente el papel de aluminio para baterías?

R: Se utiliza principalmente como colector de corriente catódico en baterías de iones de litio y se aplica ampliamente en baterías de vehículos de nueva energía, baterías de almacenamiento de energía y baterías de electrónica de consumo.

P2: ¿Qué espesores están comúnmente disponibles?

R: Los espesores comunes incluyen 9 μm, 10 μm, 12 μm, 15 μm, 16 μm y 20 μm. También están disponibles espesores personalizados según los requisitos del cliente.

P3: ¿Qué aleaciones se utilizan habitualmente?

R: Las aleaciones comunes incluyen 1060, 1070, 1235 y 8011. Entre ellas, 1235 y 8011 se usan ampliamente en aplicaciones de baterías de energía y baterías de almacenamiento de energía.

P4: ¿Hay especificaciones personalizadas disponibles?

R: Sí. Podemos proporcionar espesores, anchos, diámetros de bobina y métodos de embalaje personalizados para cumplir con los requisitos de las líneas de producción automatizadas.

P5: ¿Cómo se garantiza la calidad del producto?

R: Utilizamos materias primas de alta pureza y procesos de producción avanzados, respaldados por un estricto sistema de control de calidad. Esto garantiza una conductividad eléctrica estable, precisión dimensional y calidad de superficie para cada lote de productos.