La feuille d'aluminium pour batterie lithium-ion fait référence à la feuille d'aluminium et d'alliage d'aluminium utilisée comme collecteur de courant cathodique dans les batteries lithium-ion. Avec les matériaux cathodiques tels que le phosphate de fer et de lithium (LFP), l'oxyde de lithium-cobalt (LCO) et l'oxyde de lithium-manganèse (LMO), il fait partie de la cathode de la batterie lithium-ion.
L'aluminium pur fait référence à un métal avec une fraction massique d'aluminium d'au moins 99,00 %, tandis qu'un alliage d'aluminium fait référence à un alliage à base d'aluminium avec une fraction massique d'aluminium inférieure à 99,00 %. La feuille d'aluminium pour batteries lithium-ion est un produit laminé de section rectangulaire, d'épaisseur uniforme allant de 0,008 mm à 0,020 mm, d'une largeur ne dépassant pas 1 600,0 mm, et est généralement fournie en bobines.
Principales utilisations du papier d'aluminium dans les batteries lithium-ion
Dans les batteries lithium-ion, la feuille d’aluminium est principalement utilisée comme collecteur de courant cathodique.
Une structure typique de batterie est la suivante :
Matériau actif de cathode → Additif conducteur → Liant → Collecteur de courant en feuille d'aluminium → Séparateur → Anode → Collecteur de courant en feuille de cuivre
Les principales fonctions du papier d’aluminium comprennent :
1. Collecte des électrons de la cathode
Pendant le processus de charge et de décharge d’une batterie lithium-ion, les matériaux actifs cathodiques génèrent ou reçoivent des électrons. La feuille d'aluminium collecte et transfère efficacement les électrons vers le circuit externe, améliorant ainsi l'efficacité de charge-décharge de la batterie.
2. Soutenir le revêtement cathodique
La pâte cathodique doit être uniformément appliquée sur la surface de la feuille d'aluminium. Par conséquent, la feuille doit offrir une bonne adhérence en surface pour empêcher le revêtement de l’électrode de se décoller.
3. Améliorer la sécurité des batteries
Une feuille d'aluminium de haute qualité aide à réduire les défauts tels que les trous d'épingle, les fissures et les impuretés, réduisant ainsi les risques de courts-circuits internes et d'emballement thermique.
Feuille d'aluminium pour batteries au lithium
À l’heure actuelle, l’industrie des batteries au lithium utilise généralement du papier d’aluminium laminé comme collecteur de courant cathodique. Les nuances d'alliage courantes comprennent les nuances d'aluminium de la série 1000 telles que 1060, 1050, 1145 et 1235, l'état dur, en particulier H18, étant largement utilisé. Ces alliages ont une teneur élevée en aluminium, avec une pureté supérieure à 99,00 %.
Parmi eux, la feuille d'aluminium 1235 est largement utilisée pour les collecteurs de courant cathodique des batteries lithium-ion en raison de sa haute pureté, de son excellente conductivité électrique, de ses bonnes performances de traitement et de sa faible teneur en impuretés.
Les feuilles d'aluminium 1070 et 1060 ont une teneur élevée en aluminium, généralement ≥99,6 %, et une conductivité élevée. Ils conviennent aux applications de batteries de puissance avec des exigences de performances électriques exigeantes.
Selon le processus de fabrication et la structure du matériau, la feuille d'aluminium pour batterie lithium-ion peut être classée en :
Feuille d'aluminium nue
Feuille d'aluminium enduite
Feuille d'aluminium composite
La feuille d'aluminium recouverte de carbone est produite en appliquant une couche de carbone conductrice sur la surface de la feuille d'aluminium. Il peut réduire considérablement la résistance interne de la batterie, améliorer le contact entre les matériaux actifs et la feuille et améliorer la conduction du courant au sein de l'électrode. En conséquence, il peut améliorer les performances de la batterie, les performances à basse température, la durée de vie et les performances de stockage.
Les collecteurs de courant composites, quant à eux, utilisent des films polymères comme substrats et sont produits selon des procédés tels que la métallisation sous vide. Ils offrent les avantages potentiels d’une densité énergétique élevée et d’une sécurité améliorée.
Spécifications du produit en papier d'aluminium pour batterie
| Article | Paramètres |
| Matériel | 1235, 1070, 1060, 1050 |
| Caractère | O tempérament, H tempérament |
| Épaisseur | 8µm–20µm |
| Largeur | Personnalisé selon les exigences du client |
| Surface | Brillant double face ou brillant simple face |
| Conditionnement | Emballage en bobine, emballage résistant à l'humidité |
Avantages de performance de la feuille d'aluminium pour batterie lithium-ion
Conductivité électrique élevée
Fabriquée à partir d'aluminium de haute pureté, la feuille d'aluminium pour batterie offre une excellente conductivité électrique. Il peut réduire la résistance interne de la batterie et améliorer l'efficacité de la charge et de la décharge.
Haute résistance et bon allongement
Il offre de bonnes propriétés mécaniques et est moins susceptible de se briser lors des processus de revêtement, de calandrage et de refendage à grande vitesse, améliorant ainsi la stabilité de la production.
Dimensions ultra fines et de haute précision
Avec une épaisseur uniforme et une précision dimensionnelle élevée, la feuille d'aluminium peut réduire efficacement le poids de la batterie et augmenter la densité énergétique de la batterie.
Excellente qualité de surface
Une surface propre et plane améliore l'adhérence des revêtements de matériaux cathodiques, améliorant ainsi la cohérence des électrodes et les performances globales de la batterie.
Bonne résistance à la corrosion
La feuille d'aluminium de la batterie peut résister à l'environnement électrolytique interne des batteries lithium-ion, garantissant des performances stables pendant un cycle à long terme.
Bonne traitabilité
Il présente une excellente compatibilité de roulement, d'estampage et de revêtement, répondant aux exigences de production de masse des batteries de puissance, des batteries de stockage d'énergie et d'autres applications de batteries avancées.
Haute sécurité et fiabilité
Un contrôle strict des piqûres, des impuretés et des défauts de surface contribue à réduire le risque de courts-circuits internes et améliore la sécurité de la batterie.
Exigences de performance pour le papier d'aluminium utilisé dans les batteries lithium-ion
1. Dimensions et épaisseur
Tendance vers une feuille ultra-mince
La feuille d'aluminium pour batterie traditionnelle a généralement une épaisseur de 12 μm à 15 μm. Grâce aux progrès de la technologie de laminage, les applications grand public de batteries de puissance et de batteries de stockage d'énergie ont largement adopté une feuille d'aluminium ultra-mince dans la plage de 9 μm à 10 μm. Certains produits haut de gamme se rapprochent même de la limite des 8 μm.
Exigences de tolérance d’épaisseur extrêmement strictes
À mesure que la feuille devient plus fine, l’uniformité de l’épaisseur devient de plus en plus critique. En général, l'écart d'épaisseur sur la même bande doit être contrôlé à ± 4 %.
Si l'épaisseur est incohérente, l'épaisseur de la pâte enduite variera, provoquant potentiellement une surcharge de courant localisée, des contraintes mécaniques inégales et des réductions significatives de la durée de vie et de la sécurité de la batterie.
2. Propriétés mécaniques
La fabrication des électrodes de batterie implique plusieurs processus, notamment le revêtement à grande vitesse, le séchage à haute température, le calandrage à haute pression et le refendage répété. Ces procédés nécessitent que la feuille d'aluminium ait une excellente résistance mécanique.
Haute résistance à la traction
À mesure que la densité de compactage des électrodes continue d’augmenter, le processus de calandrage impose une contrainte importante à la feuille d’aluminium. Les normes industrielles et les principaux fabricants de cellules de batterie exigent généralement que la feuille d'aluminium pour batterie ait une résistance à la traction d'environ 180 MPa à 200 MPa ou plus.
Certaines feuilles d'aluminium ultra fines et à haute résistance peuvent nécessiter une résistance à la traction de 270 MPa à 280 MPa afin d'éviter la rupture de la bande pendant le calandrage et la tension à grande vitesse.
Allongement approprié
Si la feuille d’aluminium est trop dure ou cassante, elle peut se fissurer ou se briser lors du pliage et de l’enroulement. Par conséquent, l'allongement doit généralement être d'environ 1,5 % à 3,0 %, garantissant une flexibilité adéquate lors des processus d'assemblage de cellules tels que le bobinage ou l'empilement.
3. Qualité des surfaces
Propreté des surfaces
La surface de la feuille d'aluminium doit avoir une couleur uniforme, une grande propreté et une bonne planéité. Il doit être exempt de marques de roulement évidentes, de piqûres, de trous d'épingle, de marques de corrosion, de rides, de marbrures, de lignes brillantes et d'autres défauts de roulement.
Il ne doit y avoir aucune variation de couleur notable, aucune contamination par l’huile, une forte odeur d’huile ou des taches d’huile visibles. Les exigences concernant les particules étrangères, notamment la poudre d'aluminium et la poudre de fer, sont particulièrement strictes, généralement contrôlées à ≤ 50 mg par 300 000 mètres carrés.
La production est généralement réalisée dans des environnements de salle blanche de haut niveau.
Contrôle des sténopés
Les trous d’épingle sont l’un des défauts les plus critiques du papier d’aluminium. Les feuilles de batterie haut de gamme ne nécessitent généralement pas plus de 0,7 trous d’épingle par mètre carré. Certains produits haut de gamme peuvent même nécessiter zéro trou d’épingle par mètre carré.
Pour certains fabricants avancés, un nombre de piqûres inférieur à 0,3 piqûre par mètre carré constitue déjà un niveau de contrôle cible.
Mouillabilité de surface : valeur Dyne
Pour garantir la qualité du revêtement, la valeur dyne de la surface de la feuille d'aluminium ne doit généralement pas être inférieure à 32 dynes. Certains produits haut de gamme nécessitent des valeurs de 34 dynes voire 36 dynes.
La valeur dyne indique la mouillabilité de la surface et les performances d'adhérence de la feuille d'aluminium. Il est essentiel pour les processus de revêtement, de stratification et de fabrication des batteries associés.
Limites des piqûres
La surface du film ne doit pas contenir de creux de plus de 1 mm de diamètre. Les piqûres mesurant entre 0,5 mm et 1 mm doivent être limitées à moins de trois par mètre carré, et les piqûres d'environ 0,5 mm ne doivent pas apparaître en grappes concentrées.
Différences dans les exigences en matière de papier d’aluminium pour différents types de batteries au lithium
| 1. Piles pour appareils électroniques grand public | Les batteries utilisées dans les téléphones mobiles, les tablettes, les ordinateurs portables, les appareils portables et les appareils électroniques similaires privilégient généralement la finesse, la légèreté et la densité énergétique élevée. | Épaisseur de feuille plus fine Consistance d'épaisseur plus élevée Bonne planéité de la surface Excellente compatibilité des revêtements Faible taux de piqûres Capacité de traitement d'enroulement stable |