Kerajang Aluminium Bersalut Karbon untuk Bateri Litium-Ion

Kerajang aluminium gred bateridibangunkan dan dihasilkan khusus untuk bateri litium-ion. Ia berfungsi sebagai substrat katod dan pengumpul arus—pada asasnya rangka kerja yang menyokong bahan aktif dan menghantar elektron. Kerajangnya bersih dan seragam, dengan permukaan bebas kecacatan yang tidak menjejaskan lekatan salutan atau prestasi elektrik.

Pengumpul arus katod tradisional menggunakan kerajang aluminium biasa. Walau bagaimanapun, apabila bateri bergerak ke arah pengecasan ultra-pantas, nyahcas kadar tinggi, dan hayat kitaran yang dilanjutkan, rintangan sentuhan dan risiko penepian antara kerajang aluminium kosong dan bahan aktif katod telah beransur-ansur menjadi kesesakan prestasi. Kerajang aluminium bersalut karbon menangani cabaran ini dengan menggunakan lapisan karbon konduktif ultra nipis pada permukaan kerajang aluminium berskala mikron.

Apakah Kerajang Aluminium Bersalut Karbon?

Kerajang aluminium bersalut karbon untuk bateri litium-ion merujuk kepada aluminium atau kerajang aloi aluminium yang digunakan sebagai pengumpul arus katod dalam bateri litium-ion. Bersama-sama dengan bahan katod seperti litium besi fosfat (LFP), litium kobalt oksida (LCO), dan litium mangan oksida (LMO), ia membentuk sebahagian daripada katod bateri litium-ion.

Bergantung kepada proses pembuatan dan bahan yang digunakan, kerajang aluminium bateri boleh dikelaskan kepada kerajang biasa, kerajang bersalut dan kerajang aluminium komposit.

Kerajang aluminium bersalut karbon dihasilkan dengan menyalut seragam satu atau kedua-dua belah kerajang aluminium biasa gred bateri dengan lapisan konduktif komposit yang diperbuat daripada zarah karbon konduktif skala nano, seperti karbon hitam konduktif, graphene atau tiub nano karbon—dan pengikat khusus.

Salutan biasanya hanya 0.5–2 μm tebal, namun ia membentuk "jambatan mikroskopik" berprestasi tinggi antara bahan aktif, seperti litium besi fosfat (LFP) dan bahan NCM/NCA terner dan substrat aluminium foil.

Kerajang aluminium bersalut karbon boleh mengurangkan rintangan dalaman bateri fosfat besi litium dengan ketara. Ia meningkatkan sentuhan antara bahan aktif dan kerajang, serta pengaliran arus dalam elektrod, dengan itu meningkatkan keupayaan kadar, prestasi suhu rendah, prestasi berbasikal dan prestasi penyimpanan.

Berbanding dengan bateri litium ternary, bateri LFP mempunyai kekonduksian elektrik dan ketumpatan tenaga yang lebih rendah. Salutan karbon boleh meningkatkan prestasi berbasikal bateri LFP; oleh itu, kerajang aluminium yang digunakan untuk bateri LFP biasanya memerlukan salutan karbon.

Produk ini tersedia dalam Jenis A dan Jenis B, masing-masing mempunyai ciri yang berbeza:

Jenis A: Penampilan hitam; jumlah ketebalan salutan standard pada kedua-dua belah adalah 4-8 μm. Ia menawarkan prestasi konduktif yang lebih menonjol.

Jenis B: Penampilan kelabu muda; jumlah ketebalan salutan standard pada kedua-dua belah adalah 2-3 μm. Kawasan salutan boleh mengekalkan zon kimpalan yang agak kecil dan menyokong jurang salutan terputus-putus yang boleh dikenali oleh peralatan salutan.

Fungsi Kerajang Aluminium Bersalut Karbon

Untuk bateri litium kenderaan tenaga baharu, nilai produk yang lebih tinggi biasanya dikaitkan dengan prestasi yang lebih kukuh. Kerajang aluminium bersalut karbon menyumbang kepada prestasi bateri dengan cara berikut:

• Menekan polarisasi bateri, mengurangkan kesan haba dan meningkatkan prestasi kadar;

• Mengurangkan rintangan dalaman bateri dan merendahkan peningkatan rintangan dalaman dinamik dengan ketara semasa berbasikal;

• Meningkatkan konsistensi dan memanjangkan hayat kitaran bateri;

• Meningkatkan lekatan antara bahan aktif dan pengumpul semasa, mengurangkan kos pembuatan elektrod;

• Melindungi pengumpul semasa daripada kakisan elektrolit;

• Meningkatkan prestasi suhu tinggi dan rendah bateri LFP dan meningkatkan kebolehprosesan bahan LFP dan litium titanat.

Spesifikasi Kerajang Aluminium untuk Substrat Bateri

Kelebihan Prestasi Utama Kerajang Aluminium Bersalut Karbon

1. Kekonduksian Elektrik Tinggi

Bahan karbon memberikan kekonduksian elektron yang sangat baik, membantu mengurangkan polarisasi bateri dan meningkatkan kecekapan pengecasan/nyahcas.

2. Kestabilan Antara Muka Yang Cemerlang

Salutan karbon meningkatkan sentuhan antara kerajang aluminium dan bahan katod, meningkatkan kestabilan struktur elektrod.

3. Rintangan Kakisan yang Baik

Lapisan karbon melindungi permukaan kerajang aluminium, mengurangkan risiko kakisan dalam persekitaran elektrolit dan meningkatkan keselamatan bateri.

4. Kebolehprosesan Salutan yang Diperbaiki

Selepas rawatan salutan karbon, permukaan kerajang aluminium telah meningkatkan kekasaran dan kebolehbasahan, yang membantu untuk:

Pastikan salutan buburan katod seragam;

Kurangkan kecacatan salutan;

Meningkatkan konsistensi pengeluaran.

5. Keserasian dengan Kimia Katod Berbilang

Kerajang aluminium bersalut karbon boleh digunakan secara meluas dalam sistem bateri litium-ion arus perdana, termasuk:

Bateri litium besi fosfat (LFP);

Bateri litium ternary (NCM);

Bateri litium kobalt oksida (LCO);

Bateri litium mangan oksida (LMO).

Aplikasi Kerajang Aluminium Bersalut Karbon

Bateri litium-ion berkuasa tinggi menggunakan bahan aktif zarah halus;

Katod fosfat besi litium;

Bahan ternari zarah halus atau katod litium mangan oksida;

Supercapacitors;

Bateri litium utama, termasuk litium tionyl klorida, litium mangan dioksida, besi litium dan bateri sel syiling, di mana ia boleh menggantikan kerajang aluminium yang terukir.

Proses Pengeluaran Kerajang Aluminium Bersalut Karbon

Kerajang aluminium bersalut karbonbiasanya dihasilkan menggunakan proses salutan berterusan. Walaupun formulasi dan peralatan mungkin berbeza antara pengeluar, proses keseluruhan biasanya termasuk peringkat berikut.

1. Rawatan Permukaan Kerajang Aluminium

Sebelum salutan, permukaan kerajang aluminium mestilah bersih, seragam, dan mempunyai tenaga permukaan yang sesuai. Bergantung pada keperluan produk, penyahgaraman, pembersihan, pengaktifan permukaan atau proses prarawatan lain boleh digunakan untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara lapisan karbon dan kerajang aluminium.

2. Penyediaan Buburan Konduktif

Bahan karbon konduktif, pengikat, pelarut, dan aditif berfungsi dicampur, diserak dan dikisar untuk menghasilkan buburan karbon konduktif yang stabil.

3. Salutan Ketepatan

Salutan gravure, salutan gravure mikro, salutan bar koma, atau kaedah salutan berterusan lain digunakan untuk menggunakan buburan konduktif secara seragam pada permukaan kerajang aluminium.

Bergantung pada keperluan aplikasi, kerajang aluminium bersalut karbon boleh direka bentuk sebagai:

bersalut karbon satu sisi;

bersalut karbon dua muka;

Separa bersalut karbon;

Bersalut jalur atau bersalut bercorak.

Salutan karbon dua sisi sesuai untuk reka bentuk elektrod biasa di mana bahan katod disalut pada kedua-dua belah. Salutan separa atau jalur membantu mengekalkan kawasan khusus untuk kimpalan, sambungan elektrik atau fungsi pemprosesan lain.

4. Pengeringan dan Pengawetan

Selepas salutan, kerajang aluminium melalui ketuhar pengeringan untuk menyejat pelarut dan menyembuhkan salutan. Suhu pengeringan, aliran udara, ketegangan web dan kelajuan talian semuanya menjejaskan kualiti salutan.

Pengeringan yang terlalu cepat boleh menyebabkan tekanan dalaman yang tinggi dalam salutan. Pengeringan yang tidak mencukupi boleh mengakibatkan sisa pelarut, lekatan yang tidak mencukupi dan isu kualiti yang lain.

5. Pemeriksaan dan Pembelahan Dalam Talian

Produk siap biasanya menjalani pemeriksaan visual, pengukuran ketebalan, ukuran berat salutan, ujian rintangan permukaan, ujian lekatan, pemeriksaan lubang jarum dan pemeriksaan kerataan gulungan.

Untuk bahan bateri, konsistensi adalah penting. Malah kecacatan setempat kecil mungkin diperkuatkan semasa pembuatan elektrod atau kitaran sel berikutnya, yang menjejaskan hasil, keselamatan dan kebolehpercayaan produk.

Perbandingan Prestasi: Kerajang Aluminium Biasa Konvensional lwn Kerajang Aluminium Bersalut Karbon