리튬 이온 배터리에 사용되는 알루미늄 호일에 대한 요구 사항은 무엇입니까?

리튬 이온 배터리 알루미늄 호일리튬이온전지의 양극 집전체로 사용되는 알루미늄 및 알루미늄 합금박을 말합니다. 리튬인산철(LFP), 리튬코발트산화물(LCO), 리튬망간산화물(LMO) 등 양극재와 함께 리튬이온 배터리 음극의 일부를 구성한다.

순수알루미늄이란 알루미늄의 질량분율이 99.00% 이상인 금속을 말하고, 알루미늄합금은 알루미늄의 질량분율이 99.00% 미만인 알루미늄을 기본으로 한 합금을 말한다. 리튬이온 배터리 알루미늄 호일은 단면이 직사각형이고 두께가 0.008mm~0.020mm 범위로 균일하며 폭이 1,600.0mm를 초과하지 않는 압연 제품이며 일반적으로 코일 형태로 공급됩니다.

리튬 이온 배터리에서 알루미늄 호일의 주요 용도

리튬이온 배터리에서는 알루미늄 호일이 양극 집전체로 주로 사용된다.

일반적인 배터리 구조는 다음과 같습니다.

양극 활물질 → 전도성 첨가제 → 바인더 → 알루미늄 호일 집전체 → 분리막 → 양극 → 구리 호일 집전체

알루미늄 호일의 주요 기능은 다음과 같습니다.

1. 음극에서 전자 수집

리튬이온 배터리의 충전과 방전 과정에서 양극활물질은 전자를 생성하거나 전달받는다. 알루미늄 호일은 전자를 효율적으로 수집하여 외부 회로로 전달하여 배터리 충방전 효율을 향상시킵니다.

2. 음극 코팅 지지

음극 슬러리는 알루미늄 호일 표면에 균일하게 코팅되어야 합니다. 따라서 호일은 전극 코팅이 벗겨지는 것을 방지하기 위해 표면 접착력이 좋아야 합니다.

3. 배터리 안전성 향상

고품질 알루미늄 호일은 핀홀, 균열, 불순물 등의 결함을 줄여 내부 단락 및 열 폭주 위험을 낮춥니다.

리튬 배터리용 알루미늄 호일

현재 리튬 배터리 산업에서는 일반적으로 압연 알루미늄 호일을 양극 집전체로 사용합니다. 일반적인 합금 등급에는 1060, 1050, 1145 및 1235와 같은 1000 시리즈 알루미늄 등급이 포함되며 특히 H18과 같은 단단한 성질이 널리 사용됩니다. 이 합금은 알루미늄 함량이 높고 순도가 99.00%를 초과합니다.

그 중,1235 알루미늄 호일순도가 높고 전기 전도성이 우수하며 가공 성능이 좋고 불순물 함량이 낮아 리튬이온 배터리 양극 집전체에 널리 사용됩니다.

1070 및 1060 알루미늄 호일은 알루미늄 함량이 높고 일반적으로 99.6% 이상이며 전도성이 높습니다. 이 제품은 전기 성능 요구 사항이 까다로운 전원 배터리 애플리케이션에 적합합니다.

제조 공정 및 재료 구조에 따라 리튬 이온 배터리 알루미늄 호일은 다음과 같이 분류될 수 있습니다.

• 베어 알루미늄 호일

• 코팅된 알루미늄 호일

• 복합 알루미늄 호일

탄소 코팅 알루미늄 호일은 알루미늄 호일 표면에 전도성 탄소층을 적용하여 생산됩니다. 배터리 내부 저항을 크게 줄이고 활물질과 호일 ​​간의 접촉을 개선하며 전극 내 전류 전도를 향상시킬 수 있습니다. 결과적으로 배터리 속도 성능, 저온 성능, 사이클 수명, 저장 성능 등을 향상시킬 수 있다.

반면 복합 집전체는 고분자 필름을 기판으로 사용하고 진공 금속화와 같은 공정을 통해 생산됩니다. 이는 높은 에너지 밀도와 향상된 안전성이라는 잠재적인 이점을 제공합니다.

배터리 알루미늄 호일 제품 사양

리튬 이온 배터리 알루미늄 호일의 성능 이점

높은 전기 전도성

고순도 알루미늄으로 제조된 배터리 알루미늄 호일은 우수한 전기 전도성을 제공합니다. 배터리 내부 저항을 줄이고 충전 및 방전 효율을 향상시킬 수 있습니다.

고강도 및 좋은 신율

우수한 기계적 성질을 가지며, 고속 코팅, 캘린더링, 슬리팅 공정 시 파손 가능성이 낮아 생산 안정성이 향상됩니다.

초박형, 고정밀 치수

균일한 두께와 높은 치수 정확도로 알루미늄 호일은 배터리 무게를 효과적으로 줄이고 배터리 에너지 밀도를 높일 수 있습니다.

우수한 표면 품질

깨끗하고 평평한 표면은 양극재 코팅의 접착력을 향상시켜 전극 일관성과 전반적인 배터리 성능을 향상시킵니다.

좋은 내식성

배터리 알루미늄 호일은 리튬 이온 배터리의 내부 전해질 환경을 견딜 수 있어 장기간 사이클링 중에 안정적인 성능을 보장합니다.

가공성이 좋음

롤링, 스탬핑, 코팅 호환성이 뛰어나 전원 배터리, 에너지 저장 배터리 및 기타 고급 배터리 애플리케이션의 대량 생산 요구 사항을 충족합니다.

높은 안전성과 신뢰성

핀홀, 불순물, 표면 결함을 엄격하게 제어하여 내부 단락 위험을 줄이고 배터리 안전성을 향상시킵니다.

리튬 이온 배터리에 사용되는 알루미늄 호일의 성능 요구 사항

1. 치수 및 두께

초박형 포일을 향한 추세

기존 배터리 알루미늄 호일의 두께는 일반적으로 12μm~15μm입니다. 롤링 기술의 발전으로 주류 전력 배터리 및 에너지 저장 배터리 애플리케이션은 9μm ~ 10μm 범위의 초박형 알루미늄 호일을 널리 채택했습니다. 일부 고급 제품은 심지어 8μm 한계에 접근하고 있습니다.

매우 엄격한 두께 공차 요구 사항

호일이 얇아짐에 따라 두께 균일성이 점점 더 중요해지고 있습니다. 일반적으로 동일한 스트립의 두께 편차는 ±4% 이내로 제어되어야 합니다.

두께가 일정하지 않으면 코팅된 슬러리 두께가 다양해 잠재적으로 국부적인 전류 과부하, 고르지 못한 기계적 응력 및 배터리 수명과 안전성이 크게 감소할 수 있습니다.

2. 기계적 성질

배터리 전극 제조에는 고속 코팅, 고온 건조, 고압 캘린더링, 반복 슬리팅 등 여러 공정이 필요합니다. 이러한 공정에서는 기계적 강도가 우수한 알루미늄 호일이 필요합니다.

높은 인장 강도

전극 압축 밀도가 계속 증가함에 따라 캘린더링 공정은 알루미늄 호일에 상당한 응력을 가합니다. 업계 표준 및 주요 배터리 셀 제조업체는 일반적으로 배터리 알루미늄 호일이 약 180MPa ~ 200MPa 이상의 인장 강도를 갖도록 요구합니다.

일부 초박형 고강도 알루미늄 호일은 캘린더링 및 고속 인장 중에 스트립 파손을 방지하기 위해 270MPa ~ 280MPa의 인장 강도가 필요할 수 있습니다.

적절한 신장

알루미늄 호일이 너무 단단하거나 부서지기 쉬운 경우 구부리고 감을 때 금이 가거나 부러질 수 있습니다. 따라서 연신율은 일반적으로 권취 또는 적층과 같은 셀 조립 공정에서 적절한 유연성을 보장하기 위해 약 1.5% ~ 3.0%가 필요합니다.

3. 표면 품질

표면 청결도

알루미늄 호일 표면은 색상이 균일하고 청결도가 높으며 평탄도가 좋아야 합니다. 명백한 롤 자국, 구멍, 핀홀, 부식 자국, 주름, 얼룩, 밝은 선 및 기타 롤링 결함이 없어야 합니다.

눈에 띄는 색상 변화, 오일 오염, 강한 오일 냄새 또는 눈에 띄는 오일 얼룩이 없어야 합니다. 알루미늄 분말과 철 분말을 포함한 이물질에 대한 요구 사항은 특히 엄격하며 일반적으로 300,000m2당 50mg 이하로 제어됩니다.

생산은 일반적으로 높은 표준의 클린룸 환경에서 수행됩니다.

핀홀 제어

핀홀은 알루미늄 호일의 가장 중요한 결함 중 하나입니다. 고급 전력 배터리 포일에는 일반적으로 평방 미터당 0.7개 이하의 핀홀이 필요합니다. 일부 프리미엄 제품은 평방미터당 핀홀이 0개라도 필요합니다.

특정 고급 제조업체의 경우 평방 미터당 핀홀 수가 0.3개 미만인 핀홀 수가 이미 목표 제어 수준입니다.

표면 습윤성: 다인 값

코팅 품질을 보장하려면 일반적으로 알루미늄 호일 표면 다인 값이 32다인 이상이어야 합니다. 일부 고급 제품에는 34다인 또는 심지어 36다인의 값이 필요합니다.

다인 값은 알루미늄 호일의 표면 젖음성과 접착 성능을 나타냅니다. 코팅, 라미네이션 및 관련 배터리 제조 공정에서 매우 중요합니다.

피팅 제한

호일 표면에는 직경이 1mm보다 큰 구멍이 있어서는 안 됩니다. 0.5mm에서 1mm 사이의 구덩이는 평방 미터당 3개 미만으로 제한되어야 하며 약 0.5mm의 구덩이가 집중된 클러스터에 나타나서는 안 됩니다.

다양한 리튬 배터리 유형에 대한 알루미늄 호일 요구 사항의 차이