전지박은 신에너지 자동차용 리튬전지에 사용되는 기본 소재 중 하나다. 리튬 이온 배터리 산업에서는 압연 알루미늄 호일이 일반적으로 양극 집전체로 사용됩니다.
집전체는 리튬전지 전극구조의 필수 구성요소로서 활물질의 담체 역할과 전류를 모아 전달하는 통로 역할을 동시에 수행합니다. 이상적인 집전체는 높은 전기 전도성, 우수한 화학적 안정성, 강력한 결합 성능, 저렴한 비용, 유연성 및 경량 구조를 제공해야 합니다.
알루미늄 호일은 양극 집전체로 사용되고, 구리 호일은 양극 집전체로 사용됩니다. 알루미늄은 풍부하고 비용 효율적이며 쉽게 구할 수 있고 연성이 뛰어납니다. 그러나 특정 조건에서 알루미늄은 양극 측에서 리튬 이온과 합금될 수 있는 반면, 구리는 음극 측에서 산화될 수 있습니다. 따라서 양극 집전체로는 일반적으로 알루미늄박이 사용되고, 음극 집전체로는 구리박이 사용되는 것이 일반적이다.
품질배터리 알루미늄 호일배터리 용량, 속도 성능, 주기 수명 및 안전성에 직접적인 영향을 미칩니다. 새로운 에너지 차량과 에너지 저장 장비의 급속한 성장으로 인해 리튬 이온 배터리는 핵심 소재에 대한 요구 사항이 점점 더 엄격해지고 있습니다. 결과적으로 배터리 등급 알루미늄 호일의 기술적 한계는 계속 높아지고 있습니다.
배터리 등급 알루미늄 호일의 일반적인 합금
배터리 등급 알루미늄 호일은 주로 알루미늄 함량이 높고 순도가 99.00% 이상인 1000 시리즈 순수 알루미늄 합금을 사용합니다. 가장 일반적인 성질은 H18과 같은 단단한 성질입니다.
다음은 세 가지 주류 합금 등급과 일반적인 응용 분야입니다.
1235 알루미늄 호일
1235 합금은 현재 전원 배터리 부문에서 가장 널리 사용되는 등급입니다. 고순도, 우수한 전기전도도, 뛰어난 초박형 두께 균일성, 기계적 안정성을 갖춰 배터리 에너지 밀도, 사이클 수명, 안전성을 확보하는 핵심 소재로 자리 잡았습니다.
인장 강도는 140 MPa를 초과할 수 있고, 연신율은 ≥3%에 도달할 수 있으며, 두께 정밀도는 ±3% 이내로 제어할 수 있습니다.
1060 알루미늄 호일
1060 합금에는 최소 99.6%의 알루미늄이 포함되어 있습니다. 더 나은 전기 전도성과 내식성을 제공하므로 에너지 저장 배터리 및 일반 전력 배터리 애플리케이션에 널리 사용됩니다.
1070 알루미늄 호일
1070 합금은 ≥99.70%로 가장 높은 순도를 제공합니다. 전도성 요구 사항이 매우 까다로운 고급 디지털 배터리 애플리케이션에 적합합니다.
| 합금 등급 | 청정 | 일반적인 두께 | 일반적인 응용 분야 |
| 1235 | ≥99.35% | 12~15μm | 전원 배터리, 나트륨 이온 배터리 |
| 1060 | ≥99.60% | 15~20μm | 에너지저장전지, 일반동력전지 |
| 1070 | ≥99.70% | 10~12μm | 고급 디지털 배터리 |
리튬이온 배터리 알루미늄 호일의 종류
리튬이온전지용 알루미늄박은 제조공정과 재료구조에 따라 브라이트박(Bright Foil), 탄소코팅 알루미늄박 등으로 분류할 수 있다.
MC 알루미늄의 배터리 알루미늄 호일 시리즈는 다양한 배터리 화학 물질의 처리 및 성능 요구 사항을 충족하기 위해 유연한 두께와 폭 옵션을 제공합니다.
1. 단면 반짝이는 알루미늄 호일
설명:
단면 광택 알루미늄 호일에는 밝은 면과 무광택 면이 하나씩 있습니다. 배터리에 사용되는 가장 기본적인 형태의 알루미늄 호일로 전기 전도성, 기계적 강도 및 가공 적응성의 균형을 유지합니다.
특징:
전기 전도성 및 기계적 강도가 우수함
전극 활물질과의 결합 성능이 우수함
적당한 표면장력으로 코팅 공정에 적합
일반적인 응용 분야:
실험실 R&D 전지, 파일럿 규모 배터리, 권선형 전지 및 적층형 전지용 음극 집전체입니다.
일반 사양: 16μm × 195mm
면적 밀도: 42g/m²
인장강도: 220MPa
신장률: 2.2%
표면 습윤 장력: 30N/m
합금 및 성미: 1235-H16/H18
화학 성분: Al >99.8%, 미량의 Si, Cu, Fe, Mg, Zn 및 Ti 포함
2. 양면 반짝이는 알루미늄 호일
설명:
양면 광택 알루미늄 호일은 양면에 밝은 표면이 특징입니다. 높은 표면 평탄도, 우수한 전기 전도성, 우수한 내식성을 제공합니다.
특징:
표면 거칠기가 낮은 대칭형 양면 구조
우수한 내식성 및 향상된 인터페이스 안정성
높은 연성 및 유리한 기계적 특성
일반적인 응용 분야:
산업용 등급 배터리 음극 집전체, 특히 높은 일관성이 요구되는 배터리용.
일반 사양: 16μm × 196mm
면적 밀도: 42g/m²
인장강도: 220MPa
신장률: 2.2%
표면 습윤 장력: 30N/m
합금 및 성미: 1235-H16/H18
3. 단면 탄소 코팅 알루미늄 호일
설명:
단면 탄소 코팅 알루미늄 호일은 알루미늄 호일의 한쪽 면에 전도성 탄소층을 적용하여 생산됩니다. 이 구조는 계면 결합과 전기 전도성을 향상시킵니다.
특징:
한쪽 면에 전도성 카본 코팅을 하여 접착력과 전자 전달 효율을 높였습니다.
계면 저항을 줄이고 사이클 안정성을 향상시킵니다.
뒷면의 베어 알루미늄은 전도성과 구조적 최적화의 균형을 유지합니다.
일반적인 응용 분야:
고전력밀도 배터리, 고니켈 소재, 인산철리튬(LFP) 등 고임피던스 소재를 이용한 양극재, 전고체 배터리 양극재 등이다.
일반 사양: 16μm × 260mm
코팅 두께: 1μm
코팅 폭: 230mm
면적 밀도: 41.8 ± 2g/m²
표면 습윤성: ≥50 dyne
닦아내기 테스트: >200회 주기, 코팅 손실 없음
전해질 침지 테스트: 박리 없음
4. 양면 탄소 코팅 알루미늄 호일
설명:
양면 탄소 코팅 알루미늄 호일은 양면에 탄소 코팅이 되어 있어 지속적인 전도성 네트워크를 형성하고 낮은 계면 저항을 달성합니다.
특징:
양면의 탄소 코팅으로 향상된 전자 전달 경로 제공
사이클 수명 및 속도 성능 향상
집전체 부식 방지 및 전극 안정성 향상에 도움
일반적인 응용 분야:
전원 배터리, 파우치 셀, 다중 전극 시트 구조 및 고속 충전/방전 애플리케이션.
일반 사양: 16μm × 260mm
탄소 코팅 두께: 1 + 1 μm
코팅 폭: 230mm
면적 밀도: 42 ± 2g/m²
표면 습윤성: ≥40 dyne, 55 dyne에서 측정
신율: >1.5%, 2.83%로 측정됨
인장 강도: ≥180 N/mm², 199.9 N/mm²에서 측정됨
닦아내기 테스트: >200회 주기, 코팅 손실 없음
전해질 침지 테스트: 24시간 후에도 박리 없음
배터리 알루미늄 호일 제품 비교표
| 목 | 단면 광택 포일 | 양면 반짝이는 포일 | 단면 탄소 코팅 포일 | 양면 탄소 코팅 포일 |
| 총 두께(μm) | 9-30 | 9-30 | 9-30 | 9-30 |
| 탄소 코팅 두께(μm) | - | - | 1 | 1+1 |
| 면적 밀도(g/m²) | 42 | 42 | 41.8 ± 2 | 42 ± 2 |
| 인장강도(MPa) | ≥180, 측정치 220 | ≥180, 200으로 측정됨 | ≥180, 200으로 측정됨 | ≥180, 200으로 측정됨 |
| 신장률(%) | >1.5, 2.2로 측정됨 | >1.5, 2.2로 측정됨 | >1.5, 2.8로 측정됨 | >1.5, 2.8로 측정됨 |
| 표면 습윤 장력(다인) | ≥30 | ≥30 | ≥50 | ≥40, 측정값 55 |
| 코팅폭(mm) | - | - | 230 ± 1 | 230 ± 1 |
| 총 포일 폭(mm) | 50~300 | 50~300 | 50~300 | 50~300 |
| 코팅되지 않은 가장자리 마진(mm) | - | - | 15 ± 1 | 15 ± 1 |
| 닦아내기 테스트(주기) | - | - | >200 | >200 |
| 전해질 침지 시험 | - | - | 박리 없음 | 박리 없음 |
| 기준 | GB/T 1398-2010 | GB/T 1398-2010 | 내부표준 | 내부표준 |
| 일반적인 애플리케이션 | 연구실 연구개발 | 산업용 배터리 생산 | 고전력/고임피던스 소재 | 고율 배터리/파우치 셀 |
두께별 분류
배터리 등급 알루미늄 호일은 일반적으로 초박형 알루미늄 호일로 분류됩니다. 실제 사양은 배터리 유형, 양극재 시스템 및 제조 공정에 따라 다르지만 가장 일반적인 두께 범위는 약 10~20μm입니다.
10~12μm 초박형 배터리 알루미늄 호일
이 제품 범주는 주로 높은 에너지 밀도를 추구하는 응용 분야용으로 설계되었습니다. 더 얇은 알루미늄 호일은 비활성 물질의 비율을 줄이고 활성 물질을 위한 더 많은 공간을 제공하여 중량 및 부피 에너지 밀도를 모두 향상시킵니다.
일반적인 응용 분야:
고에너지 밀도 EV용 전원 배터리
고급 소비자 가전 배터리
경량 에너지 저장 셀
엄격한 경량화 요구사항을 충족하는 배터리 제품
13~15μm 표준 배터리 알루미늄 호일
이 두께 범위는 배터리 알루미늄 호일의 가장 일반적인 사양 중 하나입니다. 성능, 처리 안정성 및 비용 간에 적절한 균형을 제공합니다. 다양한 음극 코팅 및 캘린더링 공정을 수용할 수 있으며 대규모 배터리 제조에 널리 사용됩니다.
일반적인 응용 분야:
리튬인산철 배터리
삼원리튬 배터리
에너지 저장 배터리
전동 공구 배터리
전기자전거 및 전기 이륜차 배터리
엄선된 가전제품 배터리
16~20μm 및 더 두꺼운 알루미늄 호일
배터리 알루미늄 호일이 더 두꺼울수록 일반적으로 기계적 강도가 더 높고 가공 내성이 더 큽니다. 향상된 제조 안정성, 전극 강도 또는 특수 셀 구조가 필요한 응용 분야에 적합합니다.
일반적인 응용 분야:
특정 에너지 저장 배터리
안전성이 높은 배터리 시스템
특수 구조 배터리 셀
높은 전극 인장강도와 주름 저항성을 요구하는 용도
R&D 검증 및 프로세스 개발 단계
전지박 제조 공정
리튬전지 알루미늄박의 주요 제조 경로에는 열간압연과 연속주조압연이 포함됩니다.
재결정온도 이상에서 열간압연을 실시한다. 무잉곳 압연이라고도 알려진 연속 주조 및 압연은 주조와 압연을 하나의 성형 공정으로 결합합니다. 열간 압연과 비교하여 연속 주조 및 압연은 잉곳 주조 및 균질화 열처리와 같은 특정 단계를 제거합니다.
열간압연 제품은 일반적으로 품질이 더 높은 반면, 연속 주조 및 압연 제품은 비용상의 이점을 제공합니다. 연속 주조 및 압연 제품은 표면 줄무늬가 더 뚜렷하고 입자 크기가 더 큰 반면, 경도, 표면 품질 및 균일성은 열간 압연 제품보다 덜 바람직할 수 있습니다. 반면, 열간압연은 가열로 및 열간압연기에 상대적으로 많은 투자가 필요하고 공정 흐름이 길어지며 에너지 소비가 많아지고 생산 비용도 높아집니다.
전지박은 높은 인장강도와 높은 연성을 특히 강조합니다. 연속 주조 및 압연 공정은 일반적으로 전지박 생산 요구 사항을 충족할 수 있고 상당한 비용 이점을 제공하므로 많은 전지박 제조업체가 선호하는 경로가 되었습니다.
MC 알루미늄은 구조 부품의 가공 및 안전 요구 사항을 충족하기 위해 열간 압연 공정을 채택합니다.
배터리 알루미늄 호일의 핵심 기술 요구 사항
1. 두께와 정밀도
주류 배터리 알루미늄 호일 두께는 10~20μm이며 계속해서 얇아지는 추세입니다. 일반적인 산업 표준은 현재 15μm이며, 주요 제조업체는 12~13μm 포일의 안정적인 대량 생산을 달성했습니다. 일부 최고 기업은 두께를 9μm, 8μm, 심지어 7μm까지 낮췄습니다.
두께 편차는 일반적으로 ±2% 이내로 제어되어야 합니다. 이는 A4 용지와 비슷한 크기의 시트에서 가장 두꺼운 지점과 가장 얇은 지점의 차이가 사람 머리카락의 직경보다 작을 수 있음을 의미합니다.
2. 기계적 성질
배터리 알루미늄 호일은 일반적으로 최소 180 MPa의 인장 강도가 필요합니다. 특정 고급 애플리케이션에는 200MPa 또는 심지어 300MPa 이상이 필요합니다. 동시에 후속 코팅 및 스탬핑 요구 사항을 충족하려면 ≥3%와 같은 충분한 연신율도 필요합니다.
3. 표면 습윤성
알루미늄 호일 표면에 음극 슬러리의 우수한 코팅 접착력을 보장하려면 일반적으로 최소 32mN/m의 표면 다인 값이 필요합니다. 고급 제품에는 36mN/m 또는 심지어 50mN/m 이상이 필요할 수 있습니다.
4. 표면 청결도
배터리 알루미늄 호일은 표면 품질에 대한 요구 사항이 매우 엄격합니다. 알루미늄 먼지, 철 입자, 검은 기름 줄무늬, 무광택 표면의 밝은 점과 같은 결함은 허용되지 않습니다.
표면 구멍도 엄격하게 통제됩니다. 직경이 1mm를 초과하는 구멍은 허용되지 않습니다.
5. 평탄도 및 엣지 품질
평탄도는 일반적으로 10 I 단위 이하로 정밀하게 제어되어야 합니다. 가장자리에는 균열이나 거친 부분이 없어야 합니다.
6. 제작 환경
배터리 알루미늄 호일은 높은 수준의 클린룸 시설에서 제조되어야 합니다. ISO 클래스 8 표준을 충족하려면 일반적으로 청결성이 필요합니다.
리튬 이온 배터리 알루미늄 호일의 응용
1. 신에너지 차량용 배터리
이는 배터리 등급 알루미늄 호일의 최대 응용 시장입니다.1235일반적으로 두께가 12~15μm인 1060 합금은 각형 알루미늄 쉘 배터리 셀에 널리 사용됩니다. 2C~6C 고속 충전을 지원하고, 2,000회 이상의 충전-방전 주기를 달성하며, 180~220Wh/kg의 에너지 밀도를 지원합니다.
2. 에너지 저장 시스템(ESS)
통합 풍력, 태양광 및 에너지 저장 프로젝트의 배치가 가속화됨에 따라 에너지 저장 응용 분야에서 배터리 알루미늄 호일에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있습니다.
1060 알루미늄 호일18~20μm 두께의 에너지 저장 배터리에 널리 사용됩니다. 6,000사이클 이상을 달성할 수 있으며 강력한 비용 대비 성능 이점을 제공합니다.
3. 3C 가전제품
스마트폰, 노트북, 태블릿 및 기타 가전제품에 사용되는 얇고 가벼운 대용량 배터리는 호일 두께와 순도에 대한 요구 사항이 더 높습니다. 초박형1070 알루미늄 호일10-12 μm의 두께를 갖는 것이 이 부문에 선호되는 선택입니다.
4. 나트륨 이온 배터리: 가장 큰 신흥 성장 시장
나트륨 이온 배터리의 급속한 발전은 배터리 등급 알루미늄 호일에 중요한 새로운 성장 기회를 열어주고 있습니다.
일반적으로 알루미늄 호일을 양극에만 사용하는 리튬이온전지와 달리 나트륨이온전지는 양극과 음극 집전체에 모두 알루미늄 호일을 사용할 수 있다. 결과적으로 나트륨 이온 배터리의 GWh당 알루미늄 호일 소비량은 리튬 이온 배터리의 2배 이상일 수 있습니다.
