リチウムイオン電池用カーボン被覆アルミ箔

バッテリーグレードのアルミホイルリチウムイオン電池用に特別に開発および製造されています。これは、カソード基板および集電体として機能し、基本的に活物質を支持し、電子を伝導する枠組みとなります。箔は清潔で均一で、欠陥のない表面を備えており、コーティングの密着性や電気的性能を損なうことはありません。

従来のカソード集電体は普通のアルミニウム箔を使用します。しかし、電池が超高速充電、高率放電、サイクル寿命の延長に向かうにつれて、裸のアルミニウム箔と正極活物質の間の接触抵抗と剥離のリスクが徐々に性能のボトルネックになってきました。カーボンコーティングされたアルミニウム箔は、ミクロンスケールのアルミニウム箔の表面に極薄の導電性カーボン層を適用することで、これらの課題に対処します。

カーボンコートアルミ箔とは何ですか？

リチウムイオン電池用炭素被覆アルミニウム箔とは、リチウムイオン電池の正極集電体として使用されるアルミニウムまたはアルミニウム合金箔を指します。リン酸鉄リチウム (LFP)、コバルト酸リチウム (LCO)、酸化マンガンリチウム (LMO) などの正極材料とともに、リチウムイオン電池の正極の一部を形成します。

電池用アルミ箔は、製造工程や使用する材料により、普通箔、コーティング箔、複合アルミ箔に分類されます。

カーボンコーティングされたアルミニウム箔は、バッテリーグレードの無地アルミニウム箔の片面または両面を、導電性カーボンブラック、グラフェン、カーボンナノチューブなどのナノスケールの導電性カーボン粒子と特殊なバインダーで作られた複合導電層で均一にコーティングすることによって製造されます。

通常、コーティングの厚さはわずか 0.5 ～ 2 μm ですが、リン酸鉄リチウム (LFP) や三元系 NCM/NCA 材料などの活物質とアルミニウム箔基材の間に高性能の「微細なブリッジ」を形成します。

カーボンコーティングされたアルミニウム箔は、リン酸鉄リチウム電池の内部抵抗を大幅に低減できます。活物質と箔の間の接触と電極内の電流伝導が改善され、それによりレート性能、低温性能、サイクル性能、および保存性能が向上します。

三元リチウム電池と比較して、LFP 電池は電気伝導率とエネルギー密度が低くなります。カーボンコーティングにより、LFP バッテリーのサイクル性能が向上します。したがって、LFP バッテリーに使用されるアルミニウム箔には通常、カーボン コーティングが必要です。

この製品にはタイプ A とタイプ B があり、それぞれに異なる特徴があります。

タイプA: 黒色の外観。標準的な両面の合計コーティング厚さは4〜8μmです。より優れた導電性能を発揮します。

タイプ B: ライトグレーの外観。標準的な両面の総コーティング厚さは 2 ～ 3 μm です。コーティング領域は比較的小さな溶接ゾーンを保持することができ、コーティング装置によって認識できる断続的なコーティングギャップをサポートします。

カーボンコートアルミ箔の機能

新エネルギー車用リチウム電池の場合、一般に製品価値が高ければ高いほど、性能も向上します。カーボンコーティングされたアルミニウム箔は、次のような方法で電池の性能に貢献します。

• バッテリーの分極を抑制し、熱の影響を軽減し、レートパフォーマンスを向上させます。

• バッテリーの内部抵抗を低減し、サイクリング中の動的内部抵抗の増加を大幅に低減します。

• 一貫性が向上し、バッテリーのサイクル寿命が延長されます。

• 活物質と集電体の接着力を強化し、電極の製造コストを削減します。

• 集電体を電解液の腐食から保護します。

• LFP バッテリーの高温および低温性能を向上させ、LFP およびチタン酸リチウム材料の加工性を向上させます。

電池基板用アルミ箔仕様

カーボンコーティングされたアルミ箔の主な性能上の利点

1. 高い導電性

炭素材料は優れた電子伝導性を備え、電池の分極を軽減し、充放電効率を向上させます。

2. 優れた界面安定性

炭素コーティングは、アルミニウム箔とカソード材料の間の接触を改善し、電極の構造安定性を高めます。

3. 優れた耐食性

カーボン層はアルミ箔の表面を保護し、電解質環境における腐食のリスクを軽減し、バッテリーの安全性を向上させます。

4. 塗装加工性の向上

カーボンコーティング処理後、アルミ箔表面の粗さと濡れ性が向上し、次のような効果が得られます。

均一なカソード スラリー コーティングを確保します。

コーティングの欠陥を減らします。

生産の一貫性を向上させます。

5. 複数のカソード化学物質との互換性

カーボンコーティングされたアルミニウム箔は、以下を含む主流のリチウムイオン電池システムで広く使用できます。

リン酸鉄リチウム電池 (LFP);

三元系リチウム電池 (NCM);

コバルト酸リチウム電池 (LCO);

リチウムマンガン酸化物電池（LMO）。

カーボンコートアルミ箔の用途

微粒子活物質を使用した高出力リチウムイオン電池。

リン酸鉄リチウム正極。

微粒子三元材料またはリチウムマンガン酸化物正極。

スーパーキャパシタ;

塩化チオニルリチウム、二酸化マンガンリチウム、鉄リチウム、コイン型電池などの一次リチウム電池。エッチングされたアルミニウム箔の代わりに使用できます。

カーボン被覆アルミニウム箔の製造工程

カーボンコーティングされたアルミ箔通常、連続コーティングプロセスを使用して製造されます。配合や装置はメーカーによって異なる場合がありますが、プロセス全体には通常次の段階が含まれます。

1. アルミ箔の表面処理

コーティングの前に、アルミニウム箔の表面は清潔で均一であり、適切な表面エネルギーを持っている必要があります。製品の要件に応じて、脱脂、洗浄、表面活性化、またはその他の前処理プロセスを使用して、カーボン層とアルミニウム箔の間の接着強度を向上させる場合があります。

2. 導電性スラリーの調製

導電性カーボン材料、バインダー、溶剤、機能性添加剤を混合、分散、粉砕して安定した導電性カーボンスラリーを生成します。

3. 精密コーティング

導電性スラリーをアルミニウム箔表面に均一に塗布するには、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティング、コンマバーコーティングなどの連続コーティング法が使用されます。

用途の要件に応じて、カーボンコーティングされたアルミニウム箔は次のように設計されます。

片面カーボンコーティング。

両面カーボンコーティング。

部分的にカーボンコーティングされています。

ストライプコーティングまたはパターンコーティング。

両面カーボンコーティングは、カソード材料が両面にコーティングされる共通電極設計に適しています。部分的またはストライプのコーティングは、溶接、電気接続、またはその他の処理機能のための特定の領域を保持するのに役立ちます。

4. 乾燥と硬化

コーティング後、アルミホイルは乾燥オーブンを通過して溶媒を蒸発させ、コーティングを硬化させます。乾燥温度、空気流、ウェブ張力、ライン速度はすべてコーティングの品質に影響します。

過度に急速な乾燥は、コーティング内に高い内部応力を引き起こす可能性があります。乾燥が不十分な場合、溶剤の残留や接着不良などの品質上の問題が発生する可能性があります。

5. オンライン検査とスリット

完成品は通常、外観検査、膜厚測定、付着量測定、表面抵抗検査、密着性検査、ピンホール検査、ロール平坦度検査などが行われます。

バッテリー材料の場合、一貫性が重要です。局所的な小さな欠陥であっても、その後の電極製造やセルサイクル中に増幅され、製品の歩留まり、安全性、信頼性に影響を与える可能性があります。

性能比較：従来の無地アルミ箔とカーボンコートアルミ箔