アルミニウム箔集電体は、リチウムイオン電池の主要な正極集電体材料の 1 つです。これらは、カソード活物質によって生成された電流を収集し、それを外部回路に伝導します。同時に、これらはカソード活物質のキャリアとして機能し、化学エネルギーから電気エネルギーへの変換を可能にします。したがって、アルミニウム箔集電体はリチウムイオン電池に広く使用されています。
電池の正極は一般に、正極タブ、高温接着テープ、アルミニウム箔正極集電体、および正極活物質で構成されています。カソード集電体として使用されるアルミニウム箔の厚さは、通常 0.010 mm ～ 0.015 mm です。三元系リチウム電池、リン酸鉄リチウム（LFP）電池、ナトリウムイオン電池、その他の電池システムに広く使用されています。
集電箔に使用される主なアルミニウム合金グレードには、1060、1070、1100、1235 などがあります。主流の厚さは 10 μm ～ 20 μm の範囲ですが、一部の電池メーカーは 8 μm の箔を使用しています。将来の傾向はさらなる厚さの減少であり、6 μm まで薄くなる可能性があります。
アルミニウム箔は主に熱間圧延または連続鋳造圧延により製造されます。一般的な工業用ダブルゼロ箔、シングルゼロ箔、電池箔のほとんどは純アルミニウム系に属しており、一般に連続鋳造や圧延生産に適しています。バッテリー箔には標準の 0.1 mm アルミニウム箔よりもはるかに高い要件がありますが、基本的な製造技術とプロセスはほぼ同様です。
電池の一般的な種類のアルミ箔
バッテリーグレードのアルミホイル: 片面明るい/両面明るい
カーボンコートアルミ箔：片面コート/両面コート
1. バッテリーグレードのアルミニウム箔
アルミニウムは銅よりも電気伝導率が低いですが、アルミニウム導体は同じ量の電気を伝送するのに銅導体の約半分の質量しか必要としません。したがって、アルミニウム集電体の使用は、リチウムイオン電池のエネルギー密度の向上に役立ちます。さらに、アルミニウムは銅よりもコスト効率が高くなります。
リチウムイオン電池の充放電中に、アルミニウム箔集電体の表面に緻密な酸化膜が形成されます。この皮膜はアルミ箔の耐食性を高めます。
2. カーボンコートアルミ箔
カーボンコーティングされたアルミニウム箔は、バッテリー集電体用の革新的な表面改質技術です。 1 つ以上の導電性材料を含む機能性コーティングをアルミニウム箔表面に塗布して、優れた 2 次元または 3 次元の導電ネットワークを形成します。
次に、コーティングされた箔を水ベースのシステムに適した導電性樹脂と組み合わせます。理論的なシミュレーションと繰り返しの実験検証を通じて、配合、構造設計、プロセス条件が継続的に最適化されます。
このプロセスにより、コーティング層を薄くし、コーティング抵抗を低くし、密着性を高めることができます。リチウム電池の電気化学的性能と製品の安定性を効果的に向上させることができ、特にシリコンカーボン電池システムに適しています。
製品の特徴
| バッテリーグレードのアルミ箔（片面光沢/両面光沢） | カーボンコートアルミ箔（片面・両面） |
優れた導電性。 優れた化学的安定性。 電極活物質との相溶性と密着性が良好。 対称両面構造。 アルミニウムの理論密度に近い金属密度。 非常に低い表面粗さ。 高い伸びと引張強さ。 | アルミ箔の表面張力を高めます。 アルミニウム箔と活物質の間の接着力を強化します。電極に必要な結合剤の量を減らす。 バッテリーのエネルギー密度とサイクル寿命を向上させます。 集電体を保護します。 界面抵抗を低減します。 製品の安定性と一貫性を向上させます。 個々のセルの歩留まりとバッテリーパックアセンブリのマッチング率を向上させます。 生産コストの削減。 |
リチウムイオン電池アルミ箔仕様
| アイテム | 代表的な範囲 |
| 合金 | 1235、1050、1060、1070、1100など |
| 気性 | O、H18など |
| 一般的な厚さ | 10μm、12μm、15μm、16μm、18μm、20μmなど |
| 厚み範囲 | 通常は8μm～30μm。ご要望に応じて特別仕様も可能です。 |
| 幅範囲 | 100mm～1650mm |
| ID | 76mm、152mm、300mm、505mmなど、またはご要望に応じてカスタマイズ |
| の | 機器の互換性とロール重量によって決定されます |
| コイル重量 | お客様の設備負荷容量や生産ペースに合わせてカスタマイズ可能 |
| 表面状態 | 両面がきれいで平らです。油汚れ、酸化斑、圧痕がないこと |
| 供給形態 | マスターロール、スリットロール、細幅ロール、定尺シート・コイルなど |
| MOQ | 3トン |
| 製品名 | 片面カーボンコートアルミ箔 | 両面カーボンコートアルミ箔 |
| アルミ箔の厚さ | 16μm | |
| アルミ箔幅 | 260±1mm | |
| 塗布幅 | 230±1mm | |
| 膜厚 | 11μm | |
| 塗りしろ（左・右） | 15mm | |
| 表面濡れ性 | 50人以上の女性 | / |
| 長さ | 20 メートル、50 メートル、カスタマイズ | / |
| 糸くずの出ない布で拭きます。剥がれはありません。 | >200回。 | |
| 電解液に24時間浸します。剥がれはありません。 | なし | |
| 面密度 | 41.8 ± 2 g/m² | 42±2g/m² |
| 伸長 | >1.5% | |
| 抗張力 | >180 N/mm² | |
| カスタマイズ可能 | カスタマイズ可能（長さ、幅、厚さ） | |
なぜアルミニウム箔がリチウム電池の正極に使用されるのですか?
リチウム電池は、電気化学的電位の互換性のため、正極にアルミニウム箔、負極に銅箔を使用します。
カソードは、通常 3 V 以上の比較的高い電位で動作します。このような高電圧では、銅箔は酸化や腐食を受けやすく、カソード集電体としては不適切になります。しかし、アルミニウムは自然にその表面に緻密な酸化アルミニウム (Al₂O₃) 不動態膜を形成します。この酸化物層は、高電位において優れた耐酸化性と耐腐食性を提供し、その下にあるアルミニウム基板を効果的に保護します。
逆に、アルミニウム箔をアノードに使用すると、低電位 (一般に Li/Li+ に対して 0.5 V 未満) でリチウムと合金化する可能性があり、箔構造に損傷を与える可能性があります。したがって、カソード集電体にはアルミニウム箔が推奨され、標準的な選択肢となります。
電気化学的適合性に加えて、アルミニウム箔は、高い導電性、良好な機械的特性、低密度、およびコスト上の利点を兼ね備えているため、広く使用されています。アルミニウムは良好な導電率（約 62% IACS）、優れた延性を備えており、極薄箔に簡単に圧延することができます。また、バッテリー電解液の腐食に対する強い耐性も備えています。
電池用アルミ箔の性能要件
| 品質の高いアイテム | 要件 |
| 厚さ | 現在、最も薄い電池箔は8μmに達します。厚さの公差は厳密に管理する必要があり、通常は ±4% 以内です。一部のバッテリーメーカーは±2%を要求します。 |
| 表面品質 | 表面には直径 1 mm を超えるピンホールやピットがあってはなりません。 0.5 mm ～ 1 mm のピットの場合、通常許容される欠陥は 1 平方メートルあたり 3 個未満です。マット面には盛り上がった斑点や明るい斑点があってはなりません。 |
| 表面ぬれ張力 | ほとんどの顧客は 30 ～ 32 ダイン/cm の表面ぬれ張力を必要としますが、一部の敏感な材料システムではより高いダイン値が必要です。 |
| エッジ品質 | スリットエッジは高品質で、エッジの亀裂やバリのないものでなければなりません。 |
| 機械的性質 | 箔の厚さが薄くなるにつれて、十分な耐破損性を確保するには、それに応じて引張強さ (Rm) を向上させる必要があります。市販の純アルミニウムの加工硬化限界は約 310 N/mm² です。現在のバッテリー箔の引張強度は、一般に 190 ～ 280 N/mm² の範囲です。 |
リチウム電池アルミニウム箔の梱包および輸送要件
バッテリー用アルミニウム箔は非常に薄く、高い表面品質が求められます。輸送および保管中は、湿気、ほこり、圧力による損傷、傷、酸化から保護する必要があります。
一般的な梱包方法には次のものがあります。
アルミ箔の表面を保護紙や保護フィルムで覆う。
防湿紙と防湿フィルムを使用した密封包装。
海上輸送または長距離輸送中の湿気への曝露を軽減するために乾燥剤を追加します。
木製パレット、木箱ベース、またはスチール製支持フレームを使用してコイルを固定します。
輸送中の緩みを防ぐためにスチールストラップまたはストレッチフィルムでコイルを補強します。
国際輸送要件に従って、輸出出荷には燻蒸処理された木製パレットまたは燻蒸処理されていない梱包材を使用します。
保管中、アルミホイルは腐食性媒体から離れた、乾燥した清潔で換気の良い環境に保管する必要があります。エッジの損傷、表面の傷、コイルの変形を防ぐため、取り扱い中は衝突、圧縮、鋭利な物体との接触を避けてください。