電池用アルミ箔

電池用アルミニウム箔は、リチウムイオン電池の正極集電体として使用されるコア材料の1つです。主に動力電池、エネルギー貯蔵電池、民生用リチウム電池に応用されています。その主な機能は、カソード活物質をサポートし、バッテリーの充電および放電中に生成された電子を外部回路に迅速かつ確実に転送することです。これにより、バッテリーの導電性、エネルギー密度、サイクル寿命が向上します。

現在まで、電池箔の生産は主に極東に集中してきました。電池箔に対する中国の関心は、2010 年代半ばから大幅に高まり始めました。新エネルギー自動車、エネルギー貯蔵システム、家庭用電化製品の急速な発展に伴い、高性能電池用アルミニウム箔の需要は増加し続けています。

高導電性、高強度、優れた表面品質、良好なコーティング性能、安定した寸法精度を特徴とする高品質の電池用アルミ箔です。高速コーティング、カレンダー加工、自動化されたバッテリー生産ラインなどの厳しい要件を満たすことができます。

MC Aluminium はアルミ箔の専門メーカーとして、国際規格に準拠した電池用アルミ箔製品を供給しています。様々な合金、仕様、カスタマイズサービスに対応しております。当社の製品は、ヨーロッパ、北米、東南アジア、中東、南米などの市場に輸出されており、新エネルギー、電池、エレクトロニクスメーカーに確実な供給サポートを提供しています。

電池用アルミ箔とは何ですか？

電池用アルミ箔は、精密圧延、焼鈍、表面処理工程を経て製造される極薄のアルミ箔です。通常、高純度のアルミニウム合金で作られています。主にリチウムイオン電池の正極集電体として使用され、正極材料に安定した電子輸送経路を提供し、良好な導電性と電気化学的安定性を確保します。

用途に応じて、バッテリー用アルミニウム箔は次の用途に使用できます。

新エネルギー車用動力バッテリー
エネルギー貯蔵システム (ESS)
円筒型リチウム電池
角形リチウム電池
パウチ型リチウム電池
3C家電バッテリー
電動工具用バッテリー
電動二輪車用バッテリー

材質と合金グレード

電池用アルミニウム箔は主に1000系純アルミニウム合金から製造されています。これらの合金はアルミニウム含有量が高く、通常は純度が 99.00% 以上です。主流のバッテリーフォイル製品は通常、硬質 H18 焼戻しの 1XXX シリーズ合金から作られています。

一般的な合金グレードには、1060、1070、1100、1235 などがあります。

1060アルミ箔

1060 アルミニウムホイルには、少なくとも 99.6% のアルミニウムと非常に低レベルの不純物が含まれています。優れた導電率、約 62% IACS、優れた延性を備え、極薄箔に圧延するのが簡単です。電解腐食に対しても強い耐性を持っています。

特に導電性と安全性が重要な要件である場合、高エネルギー密度でサイクル寿命が長いパワーバッテリーに適しています。これは、パワーバッテリーアプリケーションの主流の選択肢の 1 つです。

1100アルミホイル

1100 アルミニウム箔には、少なくとも 99.0% のアルミニウムと少量の銅 (通常は 0.05% ～ 0.20%) が含まれています。その引張強度は 270 MPa を超える場合があり、通常は約 230 ～ 250 MPa である 1060 アルミニウム箔の引張強度よりわずかに高くなります。

12 μm 未満の箔など、薄層化の要件により適しています。ただし、導電率はわずかに低く、約 59% IACS です。長期間電解液にさらされると、銅の不純物により微小電気腐食のリスクが生じる可能性があります。

1070アルミ箔

1070 アルミニウム箔は、アルミニウム含有量が少なくとも 99.70% と高くなります。 1060 アルミニウム箔よりも優れた純度、導電性、耐食性を備えており、特に純度要件が厳しいハイエンドバッテリーシステムに適しています。

1235 アルミ箔

1235 アルミニウム箔には少なくとも 99.35% のアルミニウムが含まれており、電池箔用途に広く使用されています。均一な色、きれいな表面、優れた平坦性、180 MPa 以上の引張強度、1.5% 以上の伸び、および 32 ダイン以上の湿潤性を備えています。これらの特性により、活物質と集電体の接着力を効果的に向上させることができます。

1000 シリーズの純アルミニウム合金に加えて、3003 アルミニウム箔、8011 アルミニウム箔、および 8021 アルミニウム箔も、特殊な用途やパウチ電池のパッケージに関連する材料に使用される場合があります。

電池用アルミ箔の製造工程

電池用アルミ箔は、厳密な溶解、鋳造圧延、冷間圧延、箔圧延、焼鈍、スリット、検査工程を経て製造されます。

一般的な製造プロセスは次のとおりです。

高純度アルミニウム地金・アルミニウム溶湯 → 溶解・成分管理 → 連続鋳造圧延または熱間圧延 → 冷間圧延 → 中間焼鈍 → 圧延 → 最終焼鈍 → スリット → 品質検査 → 梱包・出荷

リチウムイオン電池における電池用アルミ箔の主な機能

1. 電子伝導のためのカソード集電体としての役割

充電および放電中、電子は外部回路を通って流れる必要があります。バッテリー内部では、正極活物質は集電体に依存して電子を伝導します。

アルミニウムは、導電性が良く、密度が低く、加工性に優れているため、リチウムイオン電池の正極集電体の主流の材料となっています。

バッテリーのアルミニウム箔は、陰極コーティングから電子を効率的に収集し、タブ、コネクタ、その他のコンポーネントを介して外部回路に転送し、バッテリーの正常な充電と放電を保証します。

2. カソードコーティングのサポート

正極スラリーは、アルミニウム箔表面に安定して均一に付着しなければなりません。高品質の電池用アルミニウム箔は、適切な表面特性と濡れ性を備えている必要があり、これにより、コーティングのスキップ、ピンホール、縞、粉末の脱落、局所的な接着不良などの欠陥を軽減しながら、正極スラリーを均一にコーティングできます。

箔の表面張力が不十分、残留油が多すぎる、粗さが不安定な場合、スラリーのコーティングが不均一になり、電池の容量、一貫性、サイクル性能に影響を与える可能性があります。

3. 電池の内部抵抗の低減

アルミニウム箔の導電性、厚さの均一性、およびコーティングの接着状態はすべて、電極シートの電気抵抗に影響を与えます。高品質のバッテリーアルミニウム箔は、カソード集電体の抵抗を低減し、レート能力と充放電効率を向上させるのに役立ちます。

これは動力電池や大規模エネルギー貯蔵電池にとって特に重要であり、内部抵抗が低いと発熱が低減され、高速充放電時の安定性が向上します。

4. 電極加工とセル組立のサポート

電池の製造中、電極シートはコーティング、乾燥、カレンダー加工、スリット、ダイカット、巻き取り、または積層のプロセスを受けます。アルミニウム箔は、高速自動生産装置の要件を満たすために十分な強度、伸び、柔軟性を備えていなければなりません。

引張強度が不足したり、エッジに過度のバリがあったり、明らかな厚みの変動があったり、コイルの張力が不安定な場合は、ストリップの破損、トラッキングのずれ、シワ、巻きムラの原因となり、生産効率や完成品の歩留まりが低下する可能性があります。

5. バッテリーの軽量化に貢献

アルミニウムの密度は約 2.7 g/cm3 で、スチールよりもはるかに低いです。極薄のバッテリー用アルミニウム箔は、集電性能を維持しながら不活性物質の割合を減らすことができるため、バッテリーのエネルギー密度を高める余地が広がります。

したがって、電気自動車は航続距離の延長とバッテリーシステムの軽量化を要求するため、バッテリーのアルミニウム箔はより薄いゲージ、より高い強度、より高い一貫性を目指して開発されています。

電池箔の表面処理技術

1. 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、よく分散されたナノ導電性グラファイトとカーボンコーティングされた粒子をアルミニウム箔の表面に均一に塗布することによって製造されます。

優れた静電伝導性を発揮し、活物質からの微小電流を収集します。これにより、カソード材料と集電体の間の接触抵抗が大幅に減少し、接着力が向上し、バインダーの消費量が減少します。

カーボンコーティングにより、大電流放電性能が大幅に向上し、分極が減少し、放電電圧プラットフォームが強化されます。

Carbon-Coated Aluminum Foil.jpg

2. 表面粗し

表面粗化によりアルミニウム箔の粗さが増加し、機械的固定強度と箔と活物質間の界面接着力が向上します。

3. 複合集電体

複合集電体は金属 - ポリマー - 金属の 3 層構造を使用します。基板には二軸延伸ポリエステルフィルム（BOPET）、ポリプロピレンフィルム（BOPP）、ポリイミドフィルム（PI）などが使用され、真空蒸着などの方法で加工されます。

従来の集電体と比較して、複合集電体は金属の消費量が少なく、重量が軽減されます。複合アルミ箔によりエネルギー密度を約4.5%向上させることができます。