Kerajang bateri adalah salah satu bahan asas yang digunakan dalam bateri litium untuk kenderaan tenaga baharu. Dalam industri bateri lithium-ion, kerajang aluminium bergulung biasanya digunakan sebagai pengumpul arus katod.
Sebagai komponen penting dalam struktur elektrod bateri litium, pengumpul arus berfungsi sebagai pembawa untuk bahan aktif dan laluan untuk mengumpul dan menghantar arus elektrik. Pengumpul arus yang ideal harus menawarkan kekonduksian elektrik yang tinggi, kestabilan kimia yang sangat baik, prestasi ikatan yang kuat, kos rendah, fleksibiliti dan pembinaan yang ringan.
Kerajang aluminium digunakan sebagai pengumpul arus katod, manakala kerajang kuprum digunakan sebagai pengumpul arus anod. Aluminium adalah banyak, kos efektif, mudah didapati, dan sangat mulur. Walau bagaimanapun, dalam keadaan tertentu, aluminium boleh mengadun dengan ion litium pada bahagian anod, manakala kuprum boleh teroksida pada bahagian katod. Oleh itu, kerajang aluminium biasanya digunakan sebagai pengumpul arus katod, dan kerajang tembaga digunakan sebagai pengumpul arus anod.
Kualitialuminium foil baterisecara langsung mempengaruhi kapasiti bateri, keupayaan kadar, hayat kitaran dan keselamatan. Dengan pertumbuhan pesat kenderaan tenaga baharu dan peralatan penyimpanan tenaga, bateri litium-ion mengenakan keperluan yang semakin ketat pada bahan teras. Akibatnya, ambang teknikal untuk kerajang aluminium gred bateri terus meningkat.
Aloi Biasa untuk Kerajang Aluminium Gred Bateri
Kerajang aluminium gred bateri terutamanya menggunakan aloi aluminium tulen 1000 siri, dicirikan oleh kandungan aluminium yang tinggi, dengan ketulenan mencapai lebih 99.00%. Perangai yang paling biasa ialah perangai keras, seperti H18.
Berikut ialah tiga gred aloi arus perdana dan aplikasi biasa mereka:
1235 Kerajang Aluminium
Aloi 1235 kini merupakan gred yang paling banyak digunakan dalam sektor bateri kuasa. Dengan ketulenan tinggi, kekonduksian elektrik yang sangat baik, keseragaman ketebalan ultra-nipis yang luar biasa, dan kestabilan mekanikal, ia telah menjadi bahan utama untuk memastikan ketumpatan tenaga bateri, hayat kitaran dan keselamatan.
Kekuatan tegangannya boleh melebihi 140 MPa, pemanjangan boleh mencapai ≥3%, dan ketepatan ketebalan boleh dikawal dalam ±3%.
1060 Kerajang Aluminium
Aloi 1060 mengandungi sekurang-kurangnya 99.6% aluminium. Ia memberikan kekonduksian elektrik yang lebih baik dan rintangan kakisan, menjadikannya digunakan secara meluas dalam bateri simpanan tenaga dan aplikasi bateri kuasa am.
1070 Kerajang Aluminium
Aloi 1070 menawarkan ketulenan tertinggi, pada ≥99.70%. Ia sesuai untuk aplikasi bateri digital mewah dengan keperluan kekonduksian yang sangat menuntut.
| Gred Aloi | Kesucian | Ketebalan Biasa | Aplikasi Biasa |
| 1235 | ≥99.35% | 12–15 μm | Bateri kuasa, bateri natrium-ion |
| 1060 | ≥99.60% | 15–20 μm | Bateri simpanan tenaga, bateri kuasa am |
| 1070 | ≥99.70% | 10–12 μm | Bateri digital canggih |
Jenis Aluminium Foil Bateri Litium-Ion
Mengikut proses pembuatan dan struktur bahan, kerajang aluminium bateri lithium-ion boleh dikategorikan kepada kerajang terang, kerajang aluminium bersalut karbon, dan jenis lain.
Siri aluminium foil bateri MC Aluminium menawarkan pilihan ketebalan dan lebar yang fleksibel untuk memenuhi keperluan pemprosesan dan prestasi kimia bateri yang berbeza.
1. Kerajang Aluminium Berkilat Satu Sisi
Penerangan:
Kerajang aluminium berkilat satu sisi mempunyai satu sisi terang dan satu sisi matte. Ia adalah bentuk kerajang aluminium paling asas yang digunakan dalam bateri, mengimbangi kekonduksian elektrik, kekuatan mekanikal, dan kebolehsuaian pemprosesan.
ciri-ciri:
Kekonduksian elektrik yang sangat baik dan kekuatan mekanikal
Prestasi ikatan yang baik dengan bahan aktif elektrod
Ketegangan permukaan sederhana, sesuai untuk proses salutan
Aplikasi Biasa:
Pengumpul arus katod untuk sel R&D makmal, bateri skala pandu, sel luka dan sel bertindan.
Spesifikasi Biasa: 16 μm × 195 mm
Ketumpatan kawasan: 42 g/m²
Kekuatan tegangan: 220 MPa
Pemanjangan: 2.2%
Ketegangan pembasahan permukaan: 30 N/m
Aloi dan sabar: 1235-H16/H18
Komposisi kimia: Al >99.8%, dengan jumlah surih Si, Cu, Fe, Mg, Zn dan Ti
2. Kerajang Aluminium Berkilat Dua Sisi
Penerangan:
Kerajang aluminium berkilat dua belah mempunyai permukaan terang pada kedua-dua belah. Ia menawarkan kerataan permukaan yang tinggi, kekonduksian elektrik yang sangat baik, dan rintangan kakisan yang unggul.
ciri-ciri:
Struktur dua sisi simetri dengan kekasaran permukaan yang rendah
Rintangan kakisan yang sangat baik dan kestabilan antara muka yang lebih baik
Kemuluran tinggi dan sifat mekanikal yang menggalakkan
Aplikasi Biasa:
Pengumpul arus katod bateri gred industri, terutamanya untuk bateri yang memerlukan ketekalan yang tinggi.
Spesifikasi Biasa: 16 μm × 196 mm
Ketumpatan kawasan: 42 g/m²
Kekuatan tegangan: 220 MPa
Pemanjangan: 2.2%
Ketegangan pembasahan permukaan: 30 N/m
Aloi dan sabar: 1235-H16/H18
3. Kerajang Aluminium Bersalut Karbon Satu Sebelah
Penerangan:
Kerajang aluminium bersalut karbon satu sisi dihasilkan dengan menggunakan lapisan karbon konduktif pada satu sisi kerajang aluminium. Struktur ini meningkatkan ikatan antara muka dan kekonduksian elektrik.
ciri-ciri:
Salutan karbon konduktif pada satu sisi meningkatkan kecekapan lekatan dan pengangkutan elektron
Mengurangkan rintangan antara muka dan meningkatkan kestabilan kitaran
Aluminium kosong di bahagian belakang mengimbangi kekonduksian dan pengoptimuman struktur
Aplikasi Biasa:
Bateri berketumpatan kuasa tinggi, katod menggunakan bahan galangan tinggi seperti bahan nikel tinggi dan fosfat besi litium (LFP), dan katod bateri keadaan pepejal.
Spesifikasi Biasa: 16 μm × 260 mm
Ketebalan salutan: 1 μm
Lebar salutan: 230 mm
Ketumpatan kawasan: 41.8 ± 2 g/m²
Kebolehbasahan permukaan: ≥50 dyne
Ujian lap: >200 kitaran, tiada kehilangan salutan
Ujian rendaman elektrolit: Tiada delaminasi
4. Kerajang Aluminium Bersalut Karbon Dua Sisi
Penerangan:
Kerajang aluminium bersalut karbon dua sisi mempunyai salutan karbon pada kedua-dua belah, membentuk rangkaian konduktif berterusan dan mencapai rintangan antara muka yang lebih rendah.
ciri-ciri:
Salutan karbon pada kedua-dua belah memberikan laluan pengangkutan elektron yang lebih baik
Meningkatkan hayat kitaran dan kadar prestasi
Membantu mencegah kakisan pengumpul semasa dan meningkatkan kestabilan elektrod
Aplikasi Biasa:
Bateri kuasa, sel kantung, struktur helaian berbilang elektrod dan aplikasi cas/nyahcas berkadar tinggi.
Spesifikasi Biasa: 16 μm × 260 mm
Ketebalan salutan karbon: 1 + 1 μm
Lebar salutan: 230 mm
Ketumpatan kawasan: 42 ± 2 g/m²
Kebolehbasahan permukaan: ≥40 dyne, diukur pada 55 dyne
Pemanjangan: >1.5%, diukur pada 2.83%
Kekuatan tegangan: ≥180 N/mm², diukur pada 199.9 N/mm²
Ujian lap: >200 kitaran, tiada kehilangan salutan
Ujian rendaman elektrolit: Tiada delaminasi selepas 24 jam
Jadual Perbandingan Produk Kerajang Aluminium Bateri
| item | Kerajang Berkilat Satu Sebelah | Kerajang Berkilat Dua Sisi | Kerajang Bersalut Karbon Satu Sebelah | Kerajang Bersalut Karbon Dua Sisi |
| Jumlah ketebalan (μm) | 9-30 | 9-30 | 9-30 | 9-30 |
| Ketebalan salutan karbon (μm) | - | - | 1 | 1+1 |
| Ketumpatan kawasan (g/m²) | 42 | 42 | 41.8 ± 2 | 42 ± 2 |
| Kekuatan tegangan (MPa) | ≥180, diukur 220 | ≥180, diukur 200 | ≥180, diukur 200 | ≥180, diukur 200 |
| Pemanjangan (%) | >1.5, diukur 2.2 | >1.5, diukur 2.2 | >1.5, diukur 2.8 | >1.5, diukur 2.8 |
| Ketegangan pembasahan permukaan (dyne) | ≥30 | ≥30 | ≥50 | ≥40, diukur 55 |
| Lebar salutan (mm) | - | - | 230 ± 1 | 230 ± 1 |
| Jumlah lebar kerajang (mm) | 50–300 | 50–300 | 50–300 | 50–300 |
| Jidar tepi tidak bersalut (mm) | - | - | 15 ± 1 | 15 ± 1 |
| Ujian lap (kitaran) | - | - | >200 | >200 |
| Ujian rendaman elektrolit | - | - | Tiada delaminasi | Tiada delaminasi |
| Standard | GB/T 1398-2010 | GB/T 1398-2010 | Standard dalaman | Standard dalaman |
| Aplikasi biasa | R&D makmal | Pengeluaran bateri industri | Bahan berkuasa tinggi / impedans tinggi | Bateri / sel kantung kadar tinggi |
Pengelasan mengikut Ketebalan
Kerajang aluminium gred bateri biasanya dikelaskan sebagai kerajang aluminium ultra nipis. Julat ketebalan yang paling biasa ialah kira-kira 10–20 μm, walaupun spesifikasi sebenar bergantung pada jenis bateri, sistem bahan katod, dan proses pembuatan.
Kerajang Aluminium Bateri Ultra Nipis 10–12 μm
Kategori produk ini direka terutamanya untuk aplikasi yang mengejar ketumpatan tenaga tinggi. Kerajang aluminium yang lebih nipis mengurangkan bahagian bahan tidak aktif dan menyediakan lebih banyak ruang untuk bahan aktif, dengan itu meningkatkan kedua-dua ketumpatan tenaga gravimetrik dan isipadu.
Aplikasi Biasa:
Bateri kuasa EV berketumpatan tinggi tenaga
Bateri elektronik pengguna mewah
Sel simpanan tenaga ringan
Produk bateri dengan keperluan pengurangan berat yang ketat
Kerajang Aluminium Bateri Standard 13–15 μm
Julat ketebalan ini adalah salah satu spesifikasi yang paling biasa untuk kerajang aluminium bateri. Ia memberikan keseimbangan yang baik antara prestasi, kestabilan pemprosesan dan kos. Ia boleh menampung pelbagai proses salutan katod dan kalender dan digunakan secara meluas dalam pembuatan bateri berskala besar.
Aplikasi Biasa:
Bateri litium besi fosfat
Bateri litium ternary
Bateri simpanan tenaga
Bateri alat kuasa
E-basikal dan bateri dua roda elektrik
Bateri elektronik pengguna terpilih
16–20 μm dan Kerajang Aluminium Lebih Tebal
Kerajang aluminium bateri yang lebih tebal biasanya menawarkan kekuatan mekanikal yang lebih tinggi dan toleransi pemprosesan yang lebih besar. Ia sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kestabilan pembuatan yang dipertingkatkan, kekuatan elektrod atau struktur sel khusus.
Aplikasi Biasa:
Bateri simpanan tenaga tertentu
Sistem bateri keselamatan tinggi
Sel bateri struktur khas
Aplikasi yang memerlukan kekuatan tegangan elektrod tinggi dan rintangan kedutan
Pengesahan R&D dan peringkat pembangunan proses
Proses Pengilangan Kerajang Bateri
Laluan pengilangan arus perdana untuk kerajang aluminium bateri litium termasuk gelek panas dan tuangan dan penggulungan berterusan.
Penggulungan panas dilakukan di atas suhu penghabluran semula. Pemutus dan penggelek berterusan, juga dikenali sebagai penggelek tanpa jongkong, menggabungkan pemutus dan penggelek ke dalam satu proses pembentukan. Berbanding dengan penggelek panas, pemutus dan penggelek berterusan menghilangkan langkah-langkah tertentu, seperti pemutus jongkong dan rawatan haba penghomogenan.
Produk gulung panas secara amnya menawarkan kualiti yang lebih tinggi, manakala tuangan dan penggulungan berterusan memberikan kelebihan kos. Produk tuangan dan penggulungan berterusan mungkin mempamerkan coretan permukaan yang lebih ketara dan saiz butiran yang lebih besar, manakala kekerasan, kualiti permukaan dan keseragaman mereka mungkin kurang baik berbanding produk canai panas. Sebaliknya, rolling panas memerlukan pelaburan yang agak tinggi dalam relau pemanasan dan kilang rolling panas, melibatkan aliran proses yang lebih lama, menggunakan lebih banyak tenaga, dan mengakibatkan kos pengeluaran yang lebih tinggi.
Kerajang bateri memberi penekanan khusus pada kekuatan tegangan tinggi dan kemuluran yang tinggi. Memandangkan proses penuangan dan penggulungan yang berterusan secara amnya mampu memenuhi keperluan pengeluaran kerajang bateri, dan menawarkan kelebihan kos yang ketara, ia telah menjadi laluan pilihan bagi banyak pengeluar kerajang bateri.
MC Aluminium mengguna pakai proses rolling panas untuk memenuhi keperluan pemprosesan dan keselamatan komponen struktur.
Keperluan Teknikal Teras untuk Kerajang Aluminium Bateri
1. Ketebalan dan Ketepatan
Ketebalan kerajang aluminium bateri arus perdana berjulat dari 10 hingga 20 μm dan terus menjadi aliran yang lebih nipis. Piawaian industri biasa pada masa ini ialah 15 μm, manakala pengeluar terkemuka telah mencapai pengeluaran besar-besaran yang stabil sebanyak 12–13 μm foil. Sesetengah syarikat terkemuka mempunyai ketebalan lanjutan sehingga 9 μm, 8 μm, atau bahkan 7 μm.
Sisihan ketebalan biasanya perlu dikawal dalam ±2%. Ini bermakna, merentasi helaian yang setanding dengan saiz kertas A4, perbezaan antara titik paling tebal dan paling nipis boleh menjadi lebih kecil daripada diameter rambut manusia.
2. Sifat Mekanikal
Kerajang aluminium bateri secara amnya memerlukan kekuatan tegangan sekurang-kurangnya 180 MPa. Aplikasi mewah tertentu memerlukan 200 MPa, atau bahkan lebih daripada 300 MPa. Pada masa yang sama, untuk memenuhi keperluan salutan dan setem seterusnya, pemanjangan yang mencukupi juga diperlukan, seperti ≥3%.
3. Kebolehbasahan Permukaan
Untuk memastikan lekatan salutan yang baik buburan katod pada permukaan kerajang aluminium, nilai pewarna permukaan sekurang-kurangnya 32 mN/m secara amnya diperlukan. Produk mewah mungkin memerlukan 36 mN/m atau lebih daripada 50 mN/m.
4. Kebersihan Permukaan
Kerajang aluminium bateri mempunyai keperluan yang sangat ketat untuk kualiti permukaan. Kecacatan seperti habuk aluminium, zarah besi, coretan minyak hitam dan bintik terang pada permukaan matte tidak boleh diterima.
Pitting permukaan juga dikawal ketat: lubang dengan diameter lebih daripada 1 mm tidak dibenarkan.
5. Kerataan dan Kualiti Tepi
Kerataan mesti dikawal dengan tepat, secara amnya kepada ≤10 I-unit. Tepi mesti bebas daripada retak dan burr.
6. Persekitaran Pengeluaran
Kerajang aluminium bateri mesti dihasilkan di kemudahan bilik bersih standard tinggi. Kebersihan biasanya diperlukan untuk memenuhi piawaian Kelas 8 ISO.
Aplikasi Kerajang Aluminium Bateri Litium-Ion
1. Bateri Kuasa Kenderaan Tenaga Baharu
Ini adalah pasaran aplikasi terbesar untuk kerajang aluminium gred bateri.1235dan aloi 1060, biasanya dalam ketebalan 12–15 μm, digunakan secara meluas dalam sel bateri cangkang aluminium prismatik. Mereka boleh menyokong pengecasan pantas 2C–6C, mencapai lebih daripada 2,000 kitaran nyahcas dan mendayakan ketumpatan tenaga 180–220 Wh/kg.
2. Sistem Penyimpanan Tenaga (ESS)
Dengan penggunaan dipercepatkan projek storan angin, suria dan tenaga bersepadu, permintaan untuk aluminium foil bateri dalam aplikasi storan tenaga berkembang dengan pesat.
1060 kerajang aluminiumdengan ketebalan 18–20 μm digunakan secara meluas dalam bateri simpanan tenaga. Ia boleh mencapai lebih daripada 6,000 kitaran dan menawarkan kelebihan prestasi kos yang kukuh.
3. Elektronik Pengguna 3C
Bateri nipis, ringan dan berkapasiti tinggi yang digunakan dalam telefon pintar, komputer riba, tablet dan elektronik pengguna lain mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk ketebalan dan ketulenan foil. Sangat nipis1070 kerajang aluminiumdengan ketebalan 10–12 μm adalah pilihan pilihan untuk sektor ini.
4. Bateri Natrium-Ion: Pasaran Pertumbuhan Baru Muncul Terbesar
Perkembangan pesat bateri natrium-ion membuka peluang pertumbuhan baharu yang besar untuk kerajang aluminium gred bateri.
Tidak seperti bateri litium-ion, di mana aluminium foil biasanya digunakan hanya pada bahagian katod, bateri natrium-ion boleh menggunakan aluminium foil untuk kedua-dua pengumpul arus katod dan anod. Akibatnya, penggunaan kerajang aluminium setiap GWh dalam bateri natrium-ion boleh menjadi lebih daripada dua kali ganda daripada bateri litium-ion.
