Kerajang aluminium bateri litium-ionmerujuk kepada aluminium dan 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.
Aluminium tulen merujuk kepada logam dengan pecahan jisim aluminium tidak kurang daripada 99.00%, manakala aloi aluminium merujuk kepada aloi berasaskan aluminium dengan pecahan jisim aluminium kurang daripada 99.00%. Kerajang aluminium bateri litium-ion ialah produk bergulung dengan keratan rentas segi empat tepat, ketebalan seragam antara 0.008 mm hingga 0.020 mm, lebar tidak melebihi 1,600.0 mm, dan biasanya dibekalkan dalam gegelung.
Kegunaan Utama Kerajang Aluminium dalam Bateri Litium-Ion
Dalam bateri litium-ion, kerajang aluminium digunakan terutamanya sebagai pengumpul arus katod.
Struktur bateri biasa adalah seperti berikut:
Bahan Aktif Katod → Aditif Konduktif → Pengikat → Pengumpul Arus Kerajang Aluminium → Pemisah → Anod → Pengumpul Arus Kerajang Kuprum
Fungsi utama aluminium foil termasuk:
1. Mengumpul Elektron daripada Katod
Semasa proses pengecasan dan nyahcas bateri litium-ion, bahan aktif katod menjana atau menerima elektron. Kerajang aluminium mengumpul dan memindahkan elektron ke litar luaran dengan cekap, meningkatkan kecekapan cas-nyahcas bateri.
2. Menyokong Salutan Katod
Buburan katod mesti disalut secara seragam pada permukaan kerajang aluminium. Oleh itu, kerajang mesti memberikan lekatan permukaan yang baik untuk mengelakkan salutan elektrod daripada mengelupas.
3. Meningkatkan Keselamatan Bateri
Kerajang aluminium berkualiti tinggi membantu mengurangkan kecacatan seperti lubang jarum, retak dan kekotoran, dengan itu mengurangkan risiko litar pintas dalaman dan pelarian haba.
Kerajang Aluminium untuk Bateri Litium
Pada masa ini, industri bateri litium umumnya menggunakan kerajang aluminium bergulung sebagai pengumpul arus katod. Gred aloi biasa termasuk gred aluminium 1000-siri seperti 1060, 1050, 1145, dan 1235, dengan perangai keras, terutamanya H18, digunakan secara meluas. Aloi ini mempunyai kandungan aluminium yang tinggi, dengan ketulenan melebihi 99.00%.
Antaranya,1235 kerajang aluminiumdigunakan secara meluas untuk pengumpul arus katod bateri lithium-ion kerana ketulenannya yang tinggi, kekonduksian elektrik yang sangat baik, prestasi pemprosesan yang baik, dan kandungan kekotoran yang rendah.
Kerajang aluminium 1070 dan 1060 mempunyai kandungan aluminium yang tinggi, umumnya ≥99.6%, dan kekonduksian yang tinggi. Ia sesuai untuk aplikasi bateri kuasa dengan keperluan prestasi elektrik yang menuntut.
Mengikut proses pembuatan dan struktur bahan, kerajang aluminium bateri lithium-ion boleh dikelaskan kepada:
Kerajang aluminium kosong
Kerajang aluminium bersalut
Kerajang aluminium komposit
Kerajang aluminium bersalut karbon dihasilkan dengan menggunakan lapisan karbon konduktif pada permukaan kerajang aluminium. Ia boleh mengurangkan rintangan dalaman bateri dengan ketara, meningkatkan hubungan antara bahan aktif dan kerajang, dan meningkatkan pengaliran arus dalam elektrod. Hasilnya, ia boleh meningkatkan prestasi kadar bateri, prestasi suhu rendah, hayat kitaran dan prestasi storan.
Pengumpul arus komposit, sebaliknya, menggunakan filem polimer sebagai substrat dan dihasilkan melalui proses seperti metalisasi vakum. Mereka menawarkan potensi kelebihan ketumpatan tenaga tinggi dan keselamatan yang lebih baik.
Spesifikasi Produk Kerajang Aluminium Bateri
| item | Parameter |
| bahan | 1235, 1070, 1060, 1050 |
| perangai | O perangai, perangai H |
| Ketebalan | 8µm–20µm |
| Lebar | Disesuaikan mengikut keperluan pelanggan |
| Permukaan | Terang dua belah atau terang satu sisi |
| Pembungkusan | Pembungkusan gegelung, pembungkusan kalis lembapan |
Kelebihan Prestasi Bateri Litium-Ion Kerajang Aluminium
Kekonduksian Elektrik Tinggi
Dihasilkan daripada aluminium ketulenan tinggi, kerajang aluminium bateri menawarkan kekonduksian elektrik yang sangat baik. Ia boleh mengurangkan rintangan dalaman bateri dan meningkatkan kecekapan pengecasan dan nyahcas.
Kekuatan Tinggi dan Pemanjangan yang Baik
Ia memberikan sifat mekanikal yang baik dan kurang berkemungkinan pecah semasa proses salutan, kalendar dan celahan berkelajuan tinggi, meningkatkan kestabilan pengeluaran.
Dimensi Ultra Nipis, Ketepatan Tinggi
Dengan ketebalan seragam dan ketepatan dimensi yang tinggi, kerajang aluminium boleh mengurangkan berat bateri dengan berkesan dan meningkatkan ketumpatan tenaga bateri.
Kualiti Permukaan Cemerlang
Permukaan yang bersih dan rata meningkatkan lekatan salutan bahan katod, meningkatkan ketekalan elektrod dan prestasi bateri keseluruhan.
Ketahanan Kakisan yang Baik
Kerajang aluminium bateri boleh menahan persekitaran elektrolit dalaman bateri litium-ion, memastikan prestasi yang stabil semasa berbasikal jangka panjang.
Kebolehprosesan yang Baik
Ia mempunyai keserasian penggulungan, pengecapan dan salutan yang sangat baik, memenuhi keperluan pengeluaran besar-besaran bateri kuasa, bateri simpanan tenaga dan aplikasi bateri lanjutan yang lain.
Keselamatan dan Kebolehpercayaan yang Tinggi
Kawalan ketat terhadap lubang jarum, kekotoran dan kecacatan permukaan membantu mengurangkan risiko litar pintas dalaman dan meningkatkan keselamatan bateri.
Keperluan Prestasi untuk Kerajang Aluminium yang Digunakan dalam Bateri Litium-Ion
1. Dimensi dan Ketebalan
Aliran Ke Arah Kerajang Ultra Nipis
Kerajang aluminium bateri tradisional umumnya mempunyai ketebalan 12μm hingga 15μm. Dengan kemajuan dalam teknologi rolling, aplikasi bateri kuasa arus perdana dan bateri storan tenaga telah menggunakan kerajang aluminium ultra-nipis secara meluas dalam julat 9μm hingga 10μm. Sesetengah produk mewah malah menghampiri had 8μm.
Keperluan Toleransi Ketebalan Amat Ketat
Apabila foil menjadi lebih nipis, keseragaman ketebalan menjadi semakin kritikal. Secara amnya, sisihan ketebalan merentasi jalur yang sama perlu dikawal dalam lingkungan ±4%.
Jika ketebalan tidak konsisten, ketebalan buburan bersalut akan berbeza-beza, berpotensi menyebabkan beban arus setempat, tekanan mekanikal tidak sekata dan pengurangan ketara dalam hayat dan keselamatan bateri.
2. Sifat Mekanikal
Pembuatan elektrod bateri melibatkan pelbagai proses, termasuk salutan berkelajuan tinggi, pengeringan suhu tinggi, kalendar tekanan tinggi dan celahan berulang. Proses ini memerlukan aluminium foil untuk mempunyai kekuatan mekanikal yang sangat baik.
Kekuatan Tegangan Tinggi
Apabila ketumpatan pemadatan elektrod terus meningkat, proses kalendar mengenakan tekanan yang besar pada kerajang aluminium. Piawaian industri dan pengeluar sel bateri terkemuka secara amnya memerlukan kerajang aluminium bateri untuk mempunyai kekuatan tegangan kira-kira 180 MPa hingga 200 MPa atau lebih tinggi.
Beberapa kerajang aluminium ultra-nipis, berkekuatan tinggi mungkin memerlukan kekuatan tegangan 270 MPa hingga 280 MPa untuk mengelakkan pemecahan jalur semasa kalendar dan ketegangan berkelajuan tinggi.
Pemanjangan yang Sesuai
Jika kerajang aluminium terlalu keras atau rapuh, ia boleh retak atau pecah semasa dibengkokkan dan digulung. Oleh itu, pemanjangan biasanya diperlukan sekitar 1.5% hingga 3.0%, memastikan fleksibiliti yang mencukupi semasa proses pemasangan sel seperti penggulungan atau penyusunan.
3. Kualiti Permukaan
Kebersihan Permukaan
Permukaan kerajang aluminium harus mempunyai warna seragam, kebersihan yang tinggi, dan kerataan yang baik. Ia hendaklah bebas daripada tanda gulung yang jelas, pitting, lubang jarum, tanda kakisan, kedutan, bintik-bintik, garis terang dan kecacatan berguling yang lain.
Tidak boleh ada perubahan warna yang ketara, pencemaran minyak, bau minyak yang kuat atau kesan minyak yang boleh dilihat. Keperluan untuk zarah asing, termasuk serbuk aluminium dan serbuk besi, adalah sangat ketat, biasanya dikawal pada ≤50 mg setiap 300,000 meter persegi.
Pengeluaran biasanya dijalankan dalam persekitaran bilik bersih standard tinggi.
Kawalan Lubang Pin
Lubang jarum adalah salah satu kecacatan paling kritikal dalam kerajang aluminium. Kerajang bateri kuasa tinggi biasanya memerlukan tidak lebih daripada 0.7 lubang jarum bagi setiap meter persegi. Sesetengah produk premium mungkin memerlukan sifar lubang jarum bagi setiap meter persegi.
Bagi pengeluar maju tertentu, kiraan lubang jarum kurang daripada 0.3 lubang jarum bagi setiap meter persegi sudah pun menjadi tahap kawalan sasaran.
Kebolehbasahan Permukaan: Nilai Dyne
Untuk memastikan kualiti salutan, nilai dyne permukaan kerajang aluminium secara amnya dikehendaki tidak kurang daripada 32 dyne. Sesetengah produk mewah memerlukan nilai 34 dyne atau 36 dyne.
Nilai dyne menunjukkan kebolehbasahan permukaan dan prestasi lekatan kerajang aluminium. Ia penting untuk proses salutan, laminasi dan pembuatan bateri yang berkaitan.
Had Pitting
Permukaan foil tidak boleh mengandungi lubang yang lebih besar daripada diameter 1 mm. Lubang berukuran antara 0.5 mm dan 1 mm hendaklah dihadkan kepada kurang daripada tiga setiap meter persegi, dan lubang lebih kurang 0.5 mm tidak boleh muncul dalam kelompok pekat.
Perbezaan dalam Keperluan Kerajang Aluminium untuk Jenis Bateri Litium Berbeza
| Bateri Elektronik Pengguna | Bateri yang digunakan dalam telefon mudah alih, tablet, komputer riba, peranti boleh pakai dan elektronik yang serupa secara amnya mengutamakan kenipisan, ringan dan ketumpatan tenaga yang tinggi. | Ketebalan foil yang lebih nipis Konsistensi ketebalan yang lebih tinggi Kerataan permukaan yang baik Keserasian salutan yang sangat baik Kadar lubang jarum yang rendah Kebolehprosesan penggulungan yang stabil |
| Bateri Kuasa | Bateri kuasa kenderaan elektrik mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk keselamatan, hayat kitaran dan konsistensi kelompok ke kelompok. | Kekuatan tinggi dengan pemanjangan yang sesuai Bekalan stabil dalam gegelung panjang Tahap burr rendah dan risiko pecah jalur yang rendah Rintangan kakisan yang sangat baik Keserasian dengan salutan berkelajuan tinggi dan belitan berkelajuan tinggi Prestasi yang konsisten antara kumpulan pengeluaran Kawalan ketat bahan dan zarah asing |
| Bateri Penyimpanan Tenaga | Bateri simpanan tenaga biasanya dihasilkan secara besar-besaran dan direka bentuk untuk kitaran operasi yang panjang. Mereka lebih menekankan kecekapan kos, kebolehpercayaan jangka panjang dan kestabilan rantaian bekalan. | Kawalan kos Kestabilan kitaran panjang Kualiti yang konsisten Keupayaan bekalan volum besar Keserasian dengan sistem katod arus perdana seperti fosfat besi litium Kadar kecacatan yang rendah dan prestasi pemprosesan yang stabil |
| Bateri Berkadar Tinggi dan Berkuasa Tinggi | Alat elektrik, dua roda elektrik, kenderaan hibrid dan peranti khusus tertentu memerlukan bateri yang mampu mengecas dan menyahcas arus tinggi. | Rintangan elektrik yang rendah Kekonduksian elektrik yang sangat baik Kekuatan mekanikal yang lebih tinggi Pelesapan haba yang baik dan kestabilan antara muka Lekatan salutan yang kuat Rintangan kakisan semasa berbasikal kadar tinggi |