Os coletores de corrente de folha de alumínio são um dos principais materiais coletores de corrente catódica em baterias de íon-lítio. Eles coletam a corrente elétrica gerada pelo material ativo do cátodo e a conduzem para o circuito externo. Ao mesmo tempo, servem como transportadores de materiais ativos catódicos, permitindo a conversão de energia química em energia elétrica. Os coletores de corrente de folha de alumínio são, portanto, amplamente utilizados em baterias de íons de lítio.
O cátodo da bateria geralmente consiste em uma aba do cátodo, fita adesiva de alta temperatura, coletor de corrente do cátodo de folha de alumínio e material ativo do cátodo. A folha de alumínio usada como coletor de corrente catódica tem normalmente 0,010 mm–0,015 mm de espessura. É amplamente utilizado em baterias ternárias de lítio, baterias de fosfato de ferro-lítio (LFP), baterias de íon de sódio e outros sistemas de bateria.
Os principais tipos de liga de alumínio usados para folhas coletoras de corrente incluem 1060, 1070, 1100 e 1235. As espessuras convencionais variam de 10 μm a 20 μm, enquanto alguns fabricantes de baterias usam folhas de 8 μm. A tendência futura é de redução adicional da espessura, potencialmente até 6 μm.
A folha de alumínio é produzida principalmente por laminação a quente ou fundição e laminação contínua. A maioria das folhas industriais de duplo zero, folhas de zero único e folhas de bateria pertencem à série de alumínio puro e geralmente são adequadas para fundição contínua e produção de laminação. Embora a folha de bateria tenha requisitos significativamente mais elevados do que a folha de alumínio padrão de 0,1 mm, as tecnologias e processos fundamentais de produção são amplamente semelhantes.
Tipos comuns de folha de alumínio para bateria
Folha de alumínio para bateria: brilho de lado único / brilho de lado duplo
Folha de alumínio revestida de carbono: revestida em um lado/revestida em dois lados
1. Folha de alumínio para bateria
Embora o alumínio tenha menor condutividade elétrica que o cobre, os condutores de alumínio requerem apenas cerca de metade da massa dos condutores de cobre para transmitir a mesma quantidade de eletricidade. Portanto, o uso de coletores de corrente de alumínio ajuda a melhorar a densidade de energia das baterias de íon-lítio. Além disso, o alumínio é mais econômico que o cobre.
Durante o carregamento e descarregamento da bateria de íons de lítio, uma densa película de óxido se forma na superfície do coletor de corrente de folha de alumínio. Este filme aumenta a resistência à corrosão da folha de alumínio.
2. Folha de alumínio revestida de carbono
A folha de alumínio revestida de carbono é uma tecnologia inovadora de modificação de superfície para coletores de corrente de bateria. Um revestimento funcional contendo um ou mais materiais condutores é aplicado à superfície da folha de alumínio para formar uma excelente rede condutora bidimensional ou tridimensional.
A folha revestida é então combinada com resina condutora adequada para sistemas à base de água. Através de simulação teórica e verificação experimental repetida, a formulação, o projeto estrutural e as condições do processo são continuamente otimizados.
Este processo permite uma camada de revestimento mais fina, menor resistência do revestimento e adesão mais forte. Ele pode efetivamente melhorar o desempenho eletroquímico e a estabilidade do produto das baterias de lítio e é particularmente adequado para sistemas de baterias de silício-carbono.
Recursos do produto
| Folha de alumínio para bateria (brilhante de um lado/brilhante de dois lados) | Folha de alumínio revestida de carbono (face única/dupla face) |
Excelente condutividade elétrica; Boa estabilidade química; Boa compatibilidade e adesão com materiais ativos de eletrodos; Estrutura simétrica de dupla face; Densidade do metal próxima à densidade teórica do alumínio; Rugosidade superficial muito baixa; Alto alongamento e resistência à tração. | Aumentar a tensão superficial da folha de alumínio; Melhorar a adesão entre a folha de alumínio e os materiais ativos; reduzir a quantidade de ligante necessária no eletrodo; Melhorar a densidade de energia da bateria e o ciclo de vida; Proteja o coletor atual; Reduzir a resistência interfacial; Melhorar a estabilidade e consistência do produto; Aumentar a taxa de rendimento de células individuais e a taxa de correspondência para montagem de baterias; Custos de produção mais baixos. |
Especificações da folha de alumínio da bateria de íons de lítio
| Item | Faixa Típica |
| Liga | 1235, 1050, 1060, 1070, 1100, etc. |
| Temperamento | Ó, H18, etc. |
| Espessuras comuns | 10μm, 12μm, 15μm, 16μm, 18μm, 20μm, etc. |
| Faixa de espessura | Normalmente 8μm–30μm; especificações especiais disponíveis mediante solicitação. |
| Faixa de largura | 100 mm–1650 mm |
| EU IA | 76 mm, 152 mm, 300 mm, 505 mm, etc., ou personalizado mediante solicitação |
| DE | Determinado pela compatibilidade do equipamento e peso do rolo |
| Peso da bobina | Personalizável com base na capacidade de carga do equipamento e no ritmo de produção do cliente |
| Condição da superfície | Limpo e plano em ambos os lados; livre de manchas de óleo, pontos de oxidação e marcas de recuo |
| Formulários de fornecimento | Rolos master, rolos cortados, rolos de largura estreita, folhas/bobinas cortadas no comprimento, etc. |
| Quantidade mínima | 3 toneladas |
| Nome do produto | Folha de alumínio revestida de carbono de um lado | Folha de alumínio revestida de carbono dupla face |
| Espessura da folha de alumínio | 16 µm | |
| Largura da folha de alumínio | 260 ± 1 mm | |
| Largura do revestimento | 230 ± 1mm | |
| Espessura do revestimento | 11 µm | |
| Margem de revestimento (esquerda/direita) | 15mm | |
| Molhabilidade da superfície | >50 mulheres | / |
| Comprimento | 20 m, 50 m, personalizado | / |
| Limpe com um pano sem fiapos; sem descascar. | >200 vezes. | |
| Mergulhe em eletrólito por 24 horas; sem descascar. | Nenhum | |
| Densidade de área | 41,8 ± 2g/m² | 42±2 g/m² |
| Alongamento | >1,5% | |
| Resistência à tracção | >180 N/mm² | |
| Personalizável | Personalizável (comprimento, largura, espessura) | |
Por que a folha de alumínio é usada para cátodos de baterias de lítio?
As baterias de lítio usam folha de alumínio para o cátodo e folha de cobre para o ânodo devido à compatibilidade do potencial eletroquímico.
O cátodo opera a um potencial relativamente alto, normalmente acima de 3 V. Em uma tensão tão alta, a folha de cobre é suscetível à oxidação e corrosão, tornando-a inadequada como coletor de corrente catódica. O alumínio, entretanto, forma naturalmente uma densa película de passivação de óxido de alumínio (Al₂O₃) em sua superfície. Esta camada de óxido proporciona excelente resistência à oxidação e corrosão em altos potenciais, protegendo eficazmente o substrato de alumínio subjacente.
Por outro lado, se for usada folha de alumínio no ânodo, ela pode se ligar ao lítio em potenciais baixos - geralmente abaixo de 0,5 V vs. Li/Li⁺ - o que pode danificar a estrutura da folha. Portanto, a folha de alumínio é a escolha preferida e padrão para coletores de corrente catódica.
Além de sua compatibilidade eletroquímica, a folha de alumínio é amplamente utilizada porque combina alta condutividade, boas propriedades mecânicas, baixa densidade e vantagens de custo. O alumínio tem boa condutividade elétrica, aproximadamente 62% IACS, excelente ductilidade e pode ser facilmente enrolado em folhas ultrafinas. Também oferece forte resistência à corrosão do eletrólito da bateria.
Requisitos de desempenho para folha de alumínio de bateria
| Item de qualidade | Requisitos |
| Grossura | A folha de bateria mais fina atinge atualmente 8 μm. A tolerância de espessura deve ser rigorosamente controlada, geralmente dentro de ±4%; alguns fabricantes de baterias exigem ±2%. |
| Qualidade de Superfície | A superfície não deve conter furos ou cavidades maiores que 1 mm de diâmetro. Para cavidades medindo 0,5 mm–1 mm, geralmente são permitidos menos de 3 defeitos por m². O lado fosco deve estar livre de pontos elevados e brilhantes. |
| Tensão de molhamento superficial | A maioria dos clientes exige uma tensão de umedecimento superficial de 30 a 32 dinas/cm, enquanto alguns sistemas de materiais sensíveis exigem valores mais altos de dinas. |
| Qualidade de borda | As bordas das fendas devem ser de alta qualidade e livres de rachaduras e rebarbas. |
| Propriedades Mecânicas | À medida que a espessura da folha é reduzida, a resistência à tração (Rm) deve ser melhorada em conformidade para garantir uma resistência adequada à ruptura. O limite de endurecimento do alumínio comercialmente puro é de aproximadamente 310 N/mm². A resistência à tração atual da folha da bateria está geralmente na faixa de 190–280 N/mm². |
Requisitos de embalagem e transporte para folha de alumínio de bateria de lítio
A folha de alumínio da bateria é extremamente fina e possui altos requisitos de qualidade de superfície. Durante o transporte e armazenamento, deve ser protegido contra umidade, poeira, danos por pressão, arranhões e oxidação.
Os métodos de embalagem comuns incluem:
Cobrir a superfície da folha de alumínio com papel protetor ou película protetora;
Usando papel à prova de umidade e filme barreira contra umidade para embalagens seladas;
Adicionar dessecantes para reduzir a exposição à umidade durante frete marítimo ou transporte de longa distância;
Fixação das bobinas com paletes de madeira, bases de caixotes de madeira ou estruturas de suporte de aço;
Reforço das bobinas com cintas de aço ou filme stretch para evitar afrouxamento durante o transporte;
Utilização de paletes de madeira fumigadas ou materiais de embalagem livres de fumigação para remessas de exportação de acordo com os requisitos de transporte internacional.
Durante o armazenamento, a folha de alumínio deve ser mantida em ambiente seco, limpo e bem ventilado, longe de meios corrosivos. Durante o manuseio, colisões, compressão e contato com objetos pontiagudos devem ser evitados para evitar danos nas bordas, arranhões na superfície ou deformação da bobina.
