Le papier d’aluminium pour pochettes de batterie est l’un des matériaux de base utilisés dans l’emballage des cellules de pochettes de batteries lithium-ion. Il est généralement utilisé comme substrat métallique du film laminé en aluminium, également connu sous le nom de film aluminium-plastique. Dans les applications pratiques, l'uniformité de l'épaisseur et la qualité de la surface de la feuille d'aluminium affectent directement les performances d'étanchéité des batteries, le rendement de production et la sécurité.
Cet article fournit un aperçu complet de ce matériau essentiel pour la batterie.
Qu'est-ce que le papier d'aluminium pour pochette de batterie ?
Contrairement aux batteries conventionnelles à boîtier en acier ou en aluminium, les cellules en pochette reposent sur un film laminé en aluminium pour l'emballage et l'étanchéité globales.
Le film laminé en aluminium est un matériau composite multicouche. Il se compose généralement de :
Une couche protectrice extérieure en nylon ;
Une couche barrière centrale en feuille d'aluminium ;
Une couche intérieure thermoscellante, généralement en polypropylène coulé (CPP).
La couche centrale de papier d'aluminium est communément appelée feuille d'aluminium pour pochette de batterie. Il sert de barrière centrale et de couche de formation du film laminé en aluminium.
La couche de feuille d'aluminium, généralement d'une épaisseur d'environ 35 à 50 μm, est le composant le plus critique du film laminé car elle offre :
Perméabilité quasi nulle : la couche d'aluminium bloque l'humidité externe et l'oxygène, aidant ainsi à prévenir la détérioration de l'électrolyte, la contamination interne, la génération de gaz et le gonflement de la batterie.
Excellente ductilité et emboutissage profond : lors des processus de formage à froid ou d'emboutissage profond, le film laminé en aluminium est estampé dans des cavités qui accueillent la pile de cellules ou le rouleau de gelée. La feuille d'aluminium doit résister aux fissures, aux piqûres, à un amincissement excessif et au délaminage au cours de ce processus.
Le rôle du papier d’aluminium dans les piles de poche
1. Soutien structurel
La couche de feuille d'aluminium confère un certain niveau de résistance mécanique et de stabilité dimensionnelle à l'emballage en sachet. Il aide la cellule de la pochette à résister à une compression modérée, aux vibrations, aux impacts de manipulation et à la déformation lors d'une utilisation quotidienne.
2. Barrière de protection
C’est la fonction principale de la feuille dans un film laminé en aluminium. La feuille d'aluminium empêche efficacement l'humidité, l'oxygène et les contaminants de pénétrer dans la batterie, tout en réduisant également le risque de perte ou de fuite de vapeur d'électrolyte.
3. Protection contre la lumière
Le papier d'aluminium est opaque et peut bloquer la lumière ultraviolette et visible. Cela permet de minimiser la dégradation potentielle induite par la lumière des composants électrolytiques et d'autres matériaux sensibles de la batterie.
4. Prise en charge du transfert thermique
L'aluminium a une conductivité thermique relativement bonne. Bien que la couche de papier d'aluminium ne soit pas le principal composant de gestion thermique d'un bloc de batterie, elle peut contribuer à la répartition de la chaleur au sein de la structure de la pochette et aider à évacuer la chaleur de la cellule dans certaines conditions.
Clarification importante : La feuille d'aluminium utilisée dans le film laminé en aluminium est une couche barrière d'emballage. Il ne faut pas le confondre avec la feuille d'aluminium utilisée comme collecteur de courant d'électrode positive à l'intérieur de la batterie. Les deux matériaux ont des fonctions et des exigences de performance totalement différentes.
Propriétés matérielles de base du papier d’aluminium du sachet de batterie
Propriétés de barrière ultra-élevées : Taux de transmission de vapeur d'eau ≤0,1g/(m²·24h) ; empêche la pénétration d'humidité externe et les fuites d'électrolyte, évitant ainsi le gonflement ;
Excellente aptitude à l'emboutissage profond : un allongement de la feuille d'aluminium 8021 de 13 à 18 % et une valeur de ventouse Erichsen de 7,3 mm garantissent l'absence de rupture lors du formage à froid ;
Performance supérieure de protection contre la lumière : la feuille d'aluminium opaque bloque efficacement les UV et la lumière visible, minimisant ainsi l'impact de l'exposition à la lumière sur la stabilité du matériau de la batterie ;
Contrôle supérieur des sténopés : atteint « zéro trou d'épingle » à une épaisseur de plusieurs dizaines de microns, garantissant l'intégrité de la barrière ;
Facilité de formage : le film aluminium-plastique peut être traité par emboutissage profond et thermoscellage pour créer un emballage cellulaire de différentes tailles et formes ;
Résistance à la corrosion des électrolytes : Résiste à la corrosion et à la perforation même lors d’une immersion prolongée ;
Propreté de surface élevée : une surface propre et plate avec une excellente mouillabilité assure une forte liaison avec le nylon et les couches thermoscellées, empêchant le délaminage ou la séparation des matériaux.
Alliages d'aluminium courants pour le film de pochette de batterie au lithium
À l'heure actuelle, la feuille d'aluminium 8021 et la feuille d'aluminium 8079 sont les deux qualités d'alliage les plus couramment utilisées pour le film laminé en aluminium pour batteries.
Feuille d'aluminium 8021 : « l'acteur clé » dans les piles de poche
La feuille d'aluminium 8021 est actuellement le matériau préféré et le plus largement utilisé pour les pochettes de batterie. Il est disponible dans des épaisseurs allant de 0,018 mm à 0,2 mm et des largeurs de 100 mm à 1650 mm. Sa popularité tient principalement à trois avantages clés :
Excellentes performances d’emboutissage profond : répond aux exigences d’emballage pour les formes complexes
Haute résistance à la corrosion électrolytique : Assure une stabilité à long terme lors de l’utilisation
Haute résistance au thermoscellage : améliore efficacement la fiabilité de l'emballage
De plus, la feuille d'aluminium 8021 présente une structure à grain fin et une composition de matériau uniforme, offrant une forte compatibilité globale. Sa résistance à la traction varie généralement de 80 à 120 MPa (état O), avec un allongement de 13 à 18 %.
8079 papier d'aluminium
La feuille d'aluminium 8079 est un autre alliage couramment utilisé pour les films aluminium-plastique. Sa composition typique est composée de 99,3 % d'aluminium, 0,05 % de fer et 0,1 % de silicium. Pour les produits trempés 8079-O, la résistance à la traction varie généralement de 60 à 100 MPa, avec un allongement ≥2 %. Concernant les performances d'emboutissage profond, le 8079 présente un allongement de 12 à 15 %, légèrement inférieur à celui du 8021.
Spécifications typiques pour le papier d’aluminium de pochette de batterie
| Article | Spécification typique |
| Alliage | 8021, 8079, etc. |