Sebagai bahan penting untuk pengumpul arus katod bateri lithium-ion, kerajang aluminium bukan sahaja mengalirkan elektron tetapi juga secara langsung mempengaruhi rintangan dalaman bateri, ketumpatan tenaga, prestasi kitaran dan kecekapan pembuatan.
MC Aluminium membekalkan kerajang aluminium 1050, 1060, 1070, dan 1235 dengan ketulenan tinggi, kekonduksian elektrik yang baik, kemuluran yang sangat baik, dan prestasi pemprosesan yang stabil. Ketebalan yang tersedia biasanya berkisar antara 10–50μm, memenuhi keperluan kimia bateri dan proses pembuatan yang berbeza.
Mengapa Bateri Litium-Ion Memerlukan Kerajang Aluminium Berprestasi Tinggi?
Dalam struktur bateri lithium-ion biasa, bahan katod disalut pada kerajang aluminium, manakala bahan anod biasanya disalut pada kerajang kuprum. Kerajang aluminium diletakkan di antara bahan aktif katod dan litar luar dan terutamanya berfungsi sebagai pengumpul arus dan medium pengalir elektron.
Oleh itu,aluminium foil bateribukan kerajang aluminium industri biasa. Ia adalah bahan berfungsi yang mesti memenuhi pelbagai keperluan prestasi yang ketat.
1. Kekonduksian Elektrik yang Baik
Aluminium mempunyai kekonduksian elektrik yang baik, membantu mengurangkan rintangan semasa penghantaran elektron. Untuk bateri kuasa dan bateri simpanan tenaga, kekonduksian elektrik yang stabil menyumbang kepada pengecasan dan nyahcas yang cekap.
2. Kemuluran Cemerlang
Kerajang aluminium bateri biasanya mengalami proses salutan, kalendar, belahan, penggulungan atau penyusunan. Jika kerajang mempunyai keplastikan yang tidak mencukupi, ia mungkin mengalami jalur pecah atau retak semasa pemprosesan.
Oleh itu, pemanjangan yang baik dan sifat mekanikal seragam adalah petunjuk penting untuk kerajang aluminium gred bateri.
3. Kualiti Permukaan Stabil
Buburan katod mesti disalut secara seragam pada permukaan kerajang aluminium. Kecacatan permukaan seperti calar, lubang jarum, pencemaran minyak dan bintik pengoksidaan boleh menjejaskan keseragaman salutan dan seterusnya menjejaskan kualiti pembuatan bateri.
Oleh itu, kerajang aluminium gred bateri secara amnya memerlukan permukaan yang bersih dan licin tanpa kecacatan yang jelas.
4. Kawalan Ketebalan dan Kerataan Tepat
Julat ketebalan 10–50μm mewakili spesifikasi kerajang aluminium yang agak nipis. Pembuatan memerlukan kawalan ketat terhadap toleransi ketebalan, kerataan, ketegangan dan kualiti gegelung.
Terutamanya dalam kuasa dan bateri simpanan tenaga, ketebalan kerajang aluminium secara langsung mempengaruhi berat pengumpul semasa dan ketumpatan tenaga keseluruhan bateri.
Aloi Kerajang Aluminium Bateri: 1050, 1060, 1070 dan 1235
1050 Kerajang Aluminium
1050 aluminium mengandungi ≥99.50% Al. Di antara empat gred, ia mempunyai ketulenan aluminium yang paling rendah, dengan had kekotoran yang agak kurang ketat. Ia menawarkan kekonduksian elektrik sederhana dan rintangan kakisan.
Kelebihan kosnya menjadikannya sesuai untuk beberapa aplikasi penyimpanan tenaga sensitif kos dan aplikasi bateri elektronik pengguna tertentu di mana rintangan dalaman yang sangat rendah bukanlah keperluan utama. Bahagiannya dalam beberapa aplikasi bateri telah berkurangan secara beransur-ansur apabila gred berprestasi tinggi semakin diterima pakai secara meluas.
1060 Kerajang Aluminium
1060 aluminium mengandungi ≥99.60% Al dan dianggap sebagai gred yang sangat serba boleh.
Ia memberikan keseimbangan ketulenan yang baik, kekonduksian elektrik, rintangan kakisan elektrolit, dan kestabilan proses rolling. Dengan nisbah prestasi kos yang menarik, 1060 dipertimbangkan secara meluas untuk bateri storan tenaga dan aplikasi bateri kuasa tujuan umum di mana prestasi dan kos perlu diseimbangkan.
1070 Kerajang Aluminium
1070 aluminium mengandungi ≥99.70% Al dan merupakan kerajang aluminium ketulenan tinggi.
Kawalan kekotorannya lebih ketat, dan kekonduksian elektriknya sangat baik. Rintangan elektriknya yang agak rendah boleh membantu mengurangkan rintangan dalaman bateri, menjadikannya sesuai untuk aplikasi berketumpatan tinggi dan berketumpatan tinggi.
Kerajang aluminium 1070 biasanya dipertimbangkan untuk bateri pengguna mewah dan sumber kuasa khusus di mana rintangan dalaman yang sangat rendah adalah penting. Spesifikasi ultra-nipis 10–12μm amat berkaitan dengan aplikasi berketumpatan tenaga tinggi.
1235 Kerajang Aluminium
1235 aluminium mengandungi ≥99.35% Al.
Sesetengah pelanggan mungkin tertanya-tanya mengapa 1235, walaupun mempunyai ketulenan aluminium nominal yang lebih rendah daripada 1060, digunakan secara meluas dalam pengeluaran bateri berskala besar.
Objektif 1235 bukan semata-mata untuk memaksimumkan ketulenan aluminium. Sebaliknya, aloi direka dengan tahap kekotoran terkawal dan ciri-ciri penggelek dan pemanjangan yang dioptimumkan. Ia boleh memberikan kekuatan tegangan yang menggalakkan, ketahanan terhadap pecah, dan prestasi kimpalan yang stabil, menjadikannya sesuai untuk proses penggulungan yang digunakan dalam bateri kuasa.
1235 kerajang aluminiumdigunakan secara meluas dalam bateri kuasa kenderaan tenaga baharu dan juga digunakan dalam pelbagai aplikasi bateri natrium-ion.
Keadaan Temperamen: O, H18 dan H24
O Temper - Disepuh
Keadaan paling lembut, menawarkan kemuluran dan kebolehbentukan terbaik.
H18 — Keras Penuh
Memberikan kekuatan tertinggi di antara keadaan temper ini, tetapi dengan pemanjangan yang lebih rendah.
H22 / H24 — Separuh Keras
Memberi keseimbangan antara kekuatan dan pemanjangan.
Kerajang bateri kuasa biasanya dibekalkan dalam H18 atau keadaan berkekuatan lebih tinggi yang lain, bergantung pada reka bentuk bateri tertentu dan keperluan pembuatan.
Bagaimana untuk memilih ketebalan yang betul dari 10-50μm?
Kerajang aluminium arus perdana untuk bateri kuasa tertumpu pada kira-kira 10–20μm, manakala 10–50μm mewakili julat ketebalan industri yang lebih luas. Ketebalan yang berbeza melibatkan pertukaran antara ketumpatan tenaga, kekuatan mekanikal, keselamatan dan kos.
10–15 μm (Julat ultra nipis)
Mengurangkan berat dan kandungan bahan tidak aktif untuk meningkatkan ketumpatan tenaga bateri ialah trend lazim dalam bateri litium-ion kuasa. Apabila kerajang menjadi lebih nipis, keperluan mengenai kekuatan tegangan, pemanjangan, dan kawalan lubang jarum menjadi semakin ketat. Lubang jarum yang berlebihan dalam kerajang kelas 10 μm boleh membawa kepada litar pintas mikro setempat dan risiko pelarian haba; tambahan pula, kerajang sangat terdedah kepada pecah semasa salutan dan penggulungan, meletakkan permintaan yang tinggi pada kedua-dua keupayaan peralatan dan kualiti substrat.
Pemilihan aloi: Terutamanya 1070 dan 1235. Pilih 1070 untuk rintangan dalaman yang lebih rendah, atau 1235 untuk kebolehpercayaan pemprosesan yang unggul.
15–25 μm (Julat arus perdana standard)
Menyeimbangkan antara kekuatan dan ketumpatan tenaga; ini ialah "sweet spot" untuk ketebalan dalam bateri simpanan tenaga dan kebanyakan bateri litium bersaiz kecil hingga sederhana. Risiko pecah kerajang dikurangkan dengan ketara, dan bahan tersebut menawarkan toleransi proses yang tinggi untuk salutan dan kalendar, menjadikannya lebih mudah untuk memastikan hasil yang tinggi. Aloi 1060 adalah yang paling banyak digunakan dalam julat ketebalan ini.
25–50 μm (Kerajang aluminium lebih tebal)
Ketebalan yang meningkat menambah berat pada kerajang itu sendiri, yang menggantikan ruang untuk bahan aktif dan mengorbankan ketumpatan tenaga. Walau bagaimanapun, kelebihannya termasuk rintangan tegangan dan tusukan yang unggul, penjanaan haba yang berkurangan dalam keadaan arus tinggi, dan rintangan getaran dan kejutan yang sangat baik. Ia biasanya digunakan dalam bekalan kuasa khusus berkuasa tinggi, sebagai substrat tab untuk sel bateri besar tertentu, dan dalam aplikasi yang kebolehpercayaan mekanikal adalah keutamaan.
Nota: Ketebalan yang lebih besar meningkatkan berat keseluruhan sel bateri dan mengurangkan ketumpatan tenaga; oleh itu, kerajang aluminium tebal tidak boleh dipilih secara sembarangan melainkan perlu.
Keperluan Kualiti Kerajang Aluminium Bateri
Kerajang aluminium bateri mempunyai keperluan kualiti yang sangat ketat dan jauh lebih menuntut daripada kerajang aluminium pembungkusan konvensional.
Toleransi ketebalan: Untuk kerajang nipis, toleransi ±0.3–0.5 μm diperlukan; turun naik ketebalan yang ketara boleh menyebabkan berat kepingan elektrod tidak sekata selepas salutan dan menjejaskan konsistensi sel.
Kualiti permukaan: Warna seragam, penampilan bersih dan profil rata; bebas daripada tanda gulung yang jelas, pitting, lubang jarum atau kesan kakisan; bebas daripada kecacatan berguling seperti lipatan, bintik-bintik atau garis terang; dan bebas daripada variasi warna.
Kebersihan: Permukaan mesti bebas daripada minyak, bau berminyak yang kuat dan kesan minyak yang boleh dilihat.
Kebolehbasahan: Ketegangan permukaan mestilah sekurang-kurangnya 32 pewarna (disahkan melalui ujian pen dyne) untuk memastikan lekatan buburan yang baik.
Sifat mekanikal: Kekuatan tegangan tinggi dan pemanjangan tinggi adalah keperluan teras. Kerajang gred standard memerlukan kekuatan tegangan ≥160–180 MPa, manakala kerajang aluminium untuk bateri kuasa biasanya memerlukan ≥180 MPa, dengan beberapa aplikasi memerlukan ≥200 MPa atau bahkan ≥300 MPa.
Senario Aplikasi untuk Kerajang Aluminium Bateri
Bateri elektronik pengguna (telefon mudah alih, set kepala Bluetooth, komputer riba, dll.): Kerajang aluminium 1070 ialah pilihan yang diutamakan, mengutamakan kekonduksian elektrik yang tinggi dan rintangan dalaman yang rendah. Spesifikasi ultra-nipis-sekitar 0.03 mm-boleh dipilih untuk meningkatkan ketumpatan tenaga.
Bateri kuasa (kenderaan tenaga baharu): 1235 kerajang aluminium lebih disukai; kekuatan dan kestabilan kimpalannya lebih tahan terhadap tekanan mekanikal yang dijana semasa mengecas dan menyahcas. Ketebalan biasa adalah antara 12 hingga 15 μm.
Bateri simpanan tenaga: Kerajang aluminium 1060 adalah pilihan utama, dengan ketebalan 18–20 μm menawarkan keseimbangan antara prestasi dan keberkesanan kos.
Aplikasi tab bateri: Gred aloi biasa untuk tab ialah 1070 dan 1235. Gred 1235 diutamakan untuk proses kimpalan rintangan, manakala 1070 selalunya diutamakan untuk kimpalan ultrasonik atau laser.
Soalan Lazim
S1: Mengapakah kerajang aluminium mesti digunakan untuk katod bateri lithium-ion dan bukannya kerajang kuprum?
A: Pada potensi tinggi, lapisan pempasifan aluminium oksida (Al₂O₃) padat dan stabil terbentuk pada permukaan aluminium, memberikan rintangan kakisan dan pengoksidaan. Kerajang tembaga, sebaliknya, cenderung untuk mengoksida dan gagal pada potensi tinggi; oleh itu, kerajang aluminium adalah satu-satunya pilihan arus perdana untuk pengumpul arus katod.
S2: Gred aloi manakah yang paling biasa digunakan untuk bateri kuasa, dan apakah ketebalan biasa?
J: Gred 1235 ialah aloi yang paling banyak digunakan dalam sektor bateri kuasa, dengan ketebalan biasa 12–15 μm. Kekuatan dan kestabilan kimpalannya membolehkannya menahan tekanan mekanikal yang dijana dengan lebih baik semasa kitaran cas dan nyahcas.
S3: Apakah cabaran teknikal terbesar dalam proses pengeluaran?
A: Kawalan lubang jarum. Apabila ketebalan kerajang aluminium dikurangkan kepada di bawah 10 μm, bilangan lubang jarum meningkat dengan mendadak, yang merupakan faktor utama mengurangkan kadar hasil produk. Selain itu, toleransi ketebalan dan kerataan kepingan memberikan cabaran teras.
S4: Berapakah harga aluminium foil bateri?
J: Ketulenan yang lebih tinggi memerlukan kos pengeluaran yang lebih tinggi; kedudukan harga umum ialah: 1070 > 1060 > 1050 > 1235 (dengan 1235 mempunyai ketulenan terendah dan nisbah prestasi kos terbaik). Walau bagaimanapun, harga sebenar juga bergantung kepada faktor seperti ketebalan, suhu (keadaan bahan), dan volum perolehan.