Pengumpul semasa kerajang aluminium adalah salah satu bahan pengumpul arus katod utama dalam bateri litium-ion. Mereka mengumpul arus elektrik yang dihasilkan oleh bahan aktif katod dan menghantarnya ke litar luaran. Pada masa yang sama, ia berfungsi sebagai pembawa untuk bahan aktif katod, membolehkan penukaran tenaga kimia kepada tenaga elektrik. Oleh itu, pengumpul semasa kerajang aluminium digunakan secara meluas dalam bateri litium-ion.
Katod bateri biasanya terdiri daripada tab katod, pita pelekat suhu tinggi, pengumpul arus katod aluminium foil, dan bahan aktif katod. Kerajang aluminium yang digunakan sebagai pengumpul arus katod biasanya 0.010 mm–0.015 mm tebal. Ia digunakan secara meluas dalam bateri litium ternary, bateri lithium iron phosphate (LFP), bateri natrium-ion dan sistem bateri lain.
Gred aloi aluminium utama yang digunakan untuk kerajang pengumpul semasa termasuk 1060, 1070, 1100, dan 1235. Ketebalan arus perdana berkisar antara 10 μm hingga 20 μm, manakala sesetengah pengeluar bateri menggunakan kerajang 8 μm. Trend masa depan adalah ke arah pengurangan ketebalan selanjutnya, berpotensi turun kepada 6 μm.
Kerajang aluminium terutamanya dihasilkan oleh penggulungan panas atau pemutus dan penggulungan berterusan. Kebanyakan kerajang dwi-sifar perindustrian, kerajang tunggal-sifar, dan kerajang bateri tergolong dalam siri aluminium tulen dan secara amnya sesuai untuk pengeluaran tuangan dan rolling yang berterusan. Walaupun kerajang bateri mempunyai keperluan yang jauh lebih tinggi daripada kerajang aluminium 0.1 mm standard, teknologi dan proses pengeluaran asas secara amnya serupa.
Jenis Biasa Bateri Aluminium Foil
Kerajang aluminium gred bateri: terang sebelah tunggal / terang dua belah
Kerajang aluminium bersalut karbon: bersalut satu sisi / bersalut dua sisi
1. Kerajang Aluminium Gred Bateri
Walaupun aluminium mempunyai kekonduksian elektrik yang lebih rendah daripada kuprum, konduktor aluminium hanya memerlukan kira-kira separuh jisim konduktor kuprum untuk menghantar jumlah elektrik yang sama. Oleh itu, menggunakan pengumpul arus aluminium membantu meningkatkan ketumpatan tenaga bateri lithium-ion. Di samping itu, aluminium adalah lebih kos efektif daripada tembaga.
Semasa mengecas dan menyahcas bateri litium-ion, filem oksida padat terbentuk pada permukaan pengumpul arus kerajang aluminium. Filem ini meningkatkan rintangan kakisan kerajang aluminium.
2. Kerajang Aluminium Bersalut Karbon
Kerajang aluminium bersalut karbon ialah teknologi pengubahsuaian permukaan yang inovatif untuk pengumpul arus bateri. Salutan berfungsi yang mengandungi satu atau lebih bahan konduktif digunakan pada permukaan kerajang aluminium untuk membentuk rangkaian konduktif dua dimensi atau tiga dimensi yang sangat baik.
Kerajang bersalut kemudiannya digabungkan dengan resin konduktif yang sesuai untuk sistem berasaskan air. Melalui simulasi teori dan pengesahan percubaan berulang, perumusan, reka bentuk struktur dan keadaan proses dioptimumkan secara berterusan.
Proses ini membolehkan lapisan salutan yang lebih nipis, rintangan salutan yang lebih rendah dan lekatan yang lebih kuat. Ia boleh meningkatkan prestasi elektrokimia dan kestabilan produk bateri litium dengan berkesan dan amat sesuai untuk sistem bateri silikon-karbon.
Ciri-ciri Produk
| Kerajang aluminium gred bateri (cerah satu sisi/cerah dua belah) | Kerajang aluminium bersalut karbon (sebelah tunggal/dua belah) |
Kekonduksian elektrik yang sangat baik; Kestabilan kimia yang baik; Keserasian dan lekatan yang baik dengan bahan aktif elektrod; Struktur dua sisi simetri; Ketumpatan logam hampir dengan ketumpatan teori aluminium; Kekasaran permukaan yang sangat rendah; Pemanjangan tinggi dan kekuatan tegangan. | Meningkatkan ketegangan permukaan kerajang aluminium; Meningkatkan lekatan antara kerajang aluminium dan bahan aktif; mengurangkan jumlah pengikat yang diperlukan dalam elektrod; Meningkatkan ketumpatan tenaga bateri dan hayat kitaran; Lindungi pengumpul semasa; Mengurangkan rintangan antara muka; Meningkatkan kestabilan dan konsistensi produk; Tingkatkan kadar hasil sel individu dan kadar padanan untuk pemasangan pek bateri; Kos pengeluaran yang lebih rendah. |
Spesifikasi Kerajang Aluminium Bateri Litium-Ion
| item | Julat Biasa |
| Aloi | 1235, 1050, 1060, 1070, 1100, dsb. |
| perangai | O,H18, dll |
| Ketebalan biasa | 10μm, 12μm, 15μm, 16μm, 18μm, 20μm, dsb. |
| Julat ketebalan | Biasanya 8μm–30μm; spesifikasi khas tersedia atas permintaan. |
| Julat lebar | 100 mm–1650 mm |
| ID | 76mm, 152mm, 300mm, 505mm, dsb., atau disesuaikan atas permintaan |
| DARIPADA | Ditentukan oleh keserasian peralatan dan berat roll |
| Berat Gegelung | Boleh disesuaikan berdasarkan kapasiti beban peralatan pelanggan dan kadar pengeluaran |
| Keadaan Permukaan | Bersih dan rata pada kedua-dua belah pihak; bebas daripada kesan minyak, bintik pengoksidaan, dan tanda lekukan |
| Borang bekalan | Gulung induk, gulung celah, gulung lebar sempit, kepingan/gegelung potong-ke-panjang, dsb. |
| MOQ | 3 tan |
| Nama Produk | Kerajang aluminium bersalut karbon satu sisi | Kerajang aluminium bersalut karbon dua sisi |
| Ketebalan kerajang aluminium | 16 µm | |
| Lebar kerajang aluminium | 260 ± 1 mm | |
| Lebar salutan | 230 ± 1 mm | |
| Ketebalan salutan | 11 µm | |
| Jidar salutan (kiri/kanan) | 15 mm | |
| Kebolehbasahan permukaan | >50 wanita | / |
| Panjang | 20 m, 50 m, disesuaikan | / |
| Lap dengan kain bebas serat; tiada pengelupasan. | >200 kali. | |
| Rendam dalam elektrolit selama 24 jam; tiada pengelupasan. | tiada | |
| Ketumpatan kawasan | 41.8 ± 2 g/m² | 42 ± 2 g/m² |
| Pemanjangan | >1.5% | |
| Kekuatan tegangan | >180 N/mm² | |
| Boleh disesuaikan | Boleh disesuaikan (panjang, lebar, ketebalan) | |
Mengapa Kerajang Aluminium Digunakan untuk Katod Bateri Litium?
Bateri litium menggunakan kerajang aluminium untuk katod dan kerajang kuprum untuk anod kerana keserasian potensi elektrokimia.
Katod beroperasi pada potensi yang agak tinggi, biasanya melebihi 3 V. Pada voltan tinggi sedemikian, kerajang kuprum mudah terdedah kepada pengoksidaan dan kakisan, menjadikannya tidak sesuai sebagai pengumpul arus katod. Walau bagaimanapun, aluminium secara semula jadi membentuk filem pemasifan aluminium oksida (Al₂O₃) pada permukaannya. Lapisan oksida ini memberikan rintangan pengoksidaan dan kakisan yang sangat baik pada potensi tinggi, dengan berkesan melindungi substrat aluminium asas.
Sebaliknya, jika kerajang aluminium digunakan pada anod, ia mungkin mengaitkan dengan litium pada potensi rendah—biasanya di bawah 0.5 V berbanding Li/Li⁺—yang boleh merosakkan struktur kerajang. Oleh itu, kerajang aluminium adalah pilihan utama dan standard untuk pengumpul arus katod.
Sebagai tambahan kepada keserasian elektrokimia, kerajang aluminium digunakan secara meluas kerana ia menggabungkan kekonduksian tinggi, sifat mekanikal yang baik, ketumpatan rendah dan kelebihan kos. Aluminium mempunyai kekonduksian elektrik yang baik, kira-kira 62% IACS, kemuluran yang sangat baik, dan boleh dengan mudah digulung menjadi kerajang ultra-nipis. Ia juga menawarkan rintangan yang kuat terhadap kakisan elektrolit bateri.
Keperluan Prestasi untuk Kerajang Aluminium Bateri
| Item Berkualiti | Keperluan |
| Ketebalan | Kerajang bateri paling nipis pada masa ini mencapai 8 μm. Toleransi ketebalan mesti dikawal ketat, secara amnya dalam ±4%; sesetengah pengeluar bateri memerlukan ±2%. |
| Kualiti Permukaan | Permukaan tidak boleh mengandungi lubang jarum atau lubang yang lebih besar daripada diameter 1 mm. Untuk lubang berukuran 0.5 mm–1 mm, kurang daripada 3 kecacatan setiap m² biasanya dibenarkan. Bahagian matte mestilah bebas daripada bintik-bintik terangkat dan bintik-bintik terang. |
| Ketegangan Pembasahan Permukaan | Kebanyakan pelanggan memerlukan tegangan pembasahan permukaan 30–32 dyne/sm, manakala sesetengah sistem bahan sensitif memerlukan nilai dyne yang lebih tinggi. |
| Kualiti Tepi | Tepi celah mestilah berkualiti tinggi dan bebas daripada rekahan tepi dan burr. |
| Sifat Mekanikal | Apabila ketebalan kerajang dikurangkan, kekuatan tegangan (Rm) mesti dipertingkatkan dengan sewajarnya untuk memastikan rintangan yang mencukupi untuk pecah. Had pengerasan kerja aluminium tulen secara komersial ialah lebih kurang 310 N/mm². Kekuatan tegangan kerajang bateri semasa biasanya dalam julat 190–280 N/mm². |
Keperluan Pembungkusan dan Pengangkutan untuk Kerajang Aluminium Bateri Litium
Kerajang aluminium bateri sangat nipis dan mempunyai keperluan kualiti permukaan yang tinggi. Semasa pengangkutan dan penyimpanan, ia mesti dilindungi daripada kelembapan, habuk, kerosakan tekanan, calar dan pengoksidaan.
Kaedah pembungkusan biasa termasuk:
Menutup permukaan kerajang aluminium dengan kertas pelindung atau filem pelindung;
Menggunakan kertas kalis lembapan dan filem penghalang lembapan untuk pembungkusan tertutup;
Menambah bahan pengering untuk mengurangkan pendedahan lembapan semasa pengangkutan laut atau pengangkutan jarak jauh;
Mengamankan gegelung dengan palet kayu, tapak peti kayu atau bingkai sokongan keluli;
Mengukuhkan gegelung dengan tali keluli atau filem regangan untuk mengelakkan longgar semasa pengangkutan;
Menggunakan palet kayu berfumigasi atau bahan pembungkusan bebas pengasapan untuk penghantaran eksport mengikut keperluan pengangkutan antarabangsa.
Semasa penyimpanan, kerajang aluminium hendaklah disimpan dalam persekitaran yang kering, bersih dan berventilasi baik, jauh daripada media yang menghakis. Semasa pengendalian, perlanggaran, mampatan dan sentuhan dengan objek tajam harus dielakkan untuk mengelakkan kerosakan tepi, calar permukaan atau ubah bentuk gegelung.