Folha de alumínio para bateria de íon de lítiorefere-se ao alumínio e à folha de liga de alumínio usada como coletor de corrente catódica em baterias de íon-lítio. Juntamente com materiais catódicos como fosfato de ferro-lítio (LFP), óxido de cobalto-lítio (LCO) e óxido de manganês-lítio (LMO), faz parte do cátodo da bateria de íon-lítio.
Alumínio puro refere-se a um metal com uma fração de massa de alumínio não inferior a 99,00%, enquanto uma liga de alumínio refere-se a uma liga à base de alumínio com uma fração de massa de alumínio inferior a 99,00%. A folha de alumínio para bateria de íon de lítio é um produto laminado com seção transversal retangular, espessura uniforme variando de 0,008 mm a 0,020 mm, largura não superior a 1.600,0 mm e geralmente é fornecida em bobinas.
Principais usos da folha de alumínio em baterias de íon-lítio
Nas baterias de íon-lítio, a folha de alumínio é usada principalmente como coletor de corrente catódica.
Uma estrutura típica de bateria é a seguinte:
Material ativo do cátodo → Aditivo condutor → Aglutinante → Coletor de corrente de folha de alumínio → Separador → Ânodo → Coletor de corrente de folha de cobre
As principais funções da folha de alumínio incluem:
1. Coletando Elétrons do Cátodo
Durante o processo de carga e descarga de uma bateria de íons de lítio, os materiais ativos do cátodo geram ou recebem elétrons. A folha de alumínio coleta e transfere elétrons com eficiência para o circuito externo, melhorando a eficiência de carga e descarga da bateria.
2. Apoiando o revestimento catódico
A pasta catódica deve ser revestida uniformemente na superfície da folha de alumínio. Portanto, a folha deve fornecer boa adesão superficial para evitar que o revestimento do eletrodo se descasque.
3. Melhorando a segurança da bateria
A folha de alumínio de alta qualidade ajuda a reduzir defeitos como furos, rachaduras e impurezas, diminuindo assim os riscos de curtos-circuitos internos e fuga térmica.
Folha de alumínio para baterias de lítio
Atualmente, a indústria de baterias de lítio geralmente usa folha de alumínio enrolada como coletor de corrente catódica. Os graus de liga comuns incluem os graus de alumínio da série 1000, como 1060, 1050, 1145 e 1235, com têmpera dura, particularmente H18, sendo amplamente utilizada. Essas ligas possuem alto teor de alumínio, com pureza superior a 99,00%.
Entre eles,folha de alumínio 1235é amplamente utilizado para coletores de corrente catódica de bateria de íon de lítio devido à sua alta pureza, excelente condutividade elétrica, bom desempenho de processamento e baixo teor de impurezas.
As folhas de alumínio 1070 e 1060 têm alto teor de alumínio, geralmente ≥99,6%, e alta condutividade. Eles são adequados para aplicações de bateria com requisitos exigentes de desempenho elétrico.
De acordo com o processo de fabricação e a estrutura do material, a folha de alumínio para bateria de íon de lítio pode ser classificada em:
Folha de alumínio nua
Folha de alumínio revestida
Folha de alumínio composta
A folha de alumínio revestida de carbono é produzida pela aplicação de uma camada condutora de carbono na superfície da folha de alumínio. Pode reduzir significativamente a resistência interna da bateria, melhorar o contato entre os materiais ativos e a folha e melhorar a condução de corrente dentro do eletrodo. Como resultado, ele pode melhorar o desempenho da taxa da bateria, o desempenho em baixas temperaturas, o ciclo de vida e o desempenho de armazenamento.
Os coletores de corrente compostos, por outro lado, utilizam filmes poliméricos como substratos e são produzidos através de processos como a metalização a vácuo. Eles oferecem as vantagens potenciais de alta densidade energética e maior segurança.
Especificações do produto de folha de alumínio para bateria
| Item | Parâmetros |
| Material | 1235, 1070, 1060, 1050 |
| Temperamento | Ó temperamento, H temperamento |
| Grossura | 8µm–20µm |
| Largura | Personalizado de acordo com os requisitos do cliente |
| Superfície | Dupla face brilhante ou unilateral brilhante |
| Embalagem | Embalagem em bobina, embalagem à prova de umidade |
Vantagens de desempenho da folha de alumínio para bateria de íons de lítio
Alta condutividade elétrica
Fabricada em alumínio de alta pureza, a folha de alumínio da bateria oferece excelente condutividade elétrica. Pode reduzir a resistência interna da bateria e melhorar a eficiência de carga e descarga.
Alta resistência e bom alongamento
Ele fornece boas propriedades mecânicas e é menos propenso a quebrar durante processos de revestimento, calandragem e corte em alta velocidade, melhorando a estabilidade da produção.
Dimensões ultrafinas e de alta precisão
Com espessura uniforme e alta precisão dimensional, a folha de alumínio pode efetivamente reduzir o peso da bateria e aumentar a densidade de energia da bateria.
Excelente qualidade de superfície
Uma superfície limpa e plana aumenta a adesão dos revestimentos de material catódico, melhorando a consistência do eletrodo e o desempenho geral da bateria.
Boa resistência à corrosão
A folha de alumínio da bateria pode suportar o ambiente eletrolítico interno das baterias de íon de lítio, garantindo desempenho estável durante o ciclismo de longo prazo.
Boa Processabilidade
Possui excelente compatibilidade de laminação, estampagem e revestimento, atendendo aos requisitos de produção em massa de baterias de energia, baterias de armazenamento de energia e outras aplicações avançadas de baterias.
Alta segurança e confiabilidade
O controle rigoroso de furos, impurezas e defeitos superficiais ajuda a reduzir o risco de curtos-circuitos internos e melhora a segurança da bateria.
Requisitos de desempenho para folha de alumínio usada em baterias de íon-lítio
1. Dimensões e Espessura
Tendência em direção à folha ultrafina
A folha de alumínio de bateria tradicional geralmente tem uma espessura de 12μm a 15μm. Com os avanços na tecnologia de laminação, as principais aplicações de baterias de energia e baterias de armazenamento de energia adotaram amplamente folhas de alumínio ultrafinas na faixa de 9μm a 10μm. Alguns produtos de última geração estão chegando ao limite de 8 μm.
Requisitos de tolerância de espessura extremamente rígidos
À medida que a folha se torna mais fina, a uniformidade da espessura torna-se cada vez mais crítica. Em geral, o desvio de espessura na mesma tira deve ser controlado dentro de ±4%.
Se a espessura for inconsistente, a espessura da pasta revestida irá variar, causando potencialmente sobrecarga de corrente localizada, tensão mecânica irregular e reduções significativas na vida útil e segurança da bateria.
2. Propriedades Mecânicas
A fabricação de eletrodos de bateria envolve vários processos, incluindo revestimento em alta velocidade, secagem em alta temperatura, calandragem de alta pressão e corte repetido. Esses processos exigem que a folha de alumínio tenha excelente resistência mecânica.
Alta resistência à tração
À medida que a densidade de compactação do eletrodo continua a aumentar, o processo de calandragem impõe uma tensão substancial na folha de alumínio. Os padrões da indústria e os principais fabricantes de células de bateria geralmente exigem que a folha de alumínio da bateria tenha uma resistência à tração de aproximadamente 180 MPa a 200 MPa ou superior.
Algumas folhas de alumínio ultrafinas e de alta resistência podem exigir resistência à tração de 270 MPa a 280 MPa para evitar a quebra da tira durante a calandragem e o tensionamento em alta velocidade.
Alongamento Apropriado
Se a folha de alumínio for muito dura ou quebradiça, ela pode rachar ou quebrar durante o dobramento e o enrolamento. Portanto, geralmente é necessário que o alongamento esteja em torno de 1,5% a 3,0%, garantindo flexibilidade adequada durante processos de montagem de células, como enrolamento ou empilhamento.
3. Qualidade da superfície
Limpeza de superfície
A superfície da folha de alumínio deve ter cor uniforme, alta limpeza e bom nivelamento. Ele deve estar livre de marcas óbvias de laminação, corrosão, furos, marcas de corrosão, rugas, manchas, linhas brilhantes e outros defeitos de laminação.
Não deve haver variação perceptível de cor, contaminação de óleo, odor forte de óleo ou manchas visíveis de óleo. Os requisitos para partículas estranhas, incluindo pó de alumínio e pó de ferro, são particularmente rigorosos, geralmente controlados a ≤50 mg por 300.000 metros quadrados.
A produção normalmente é realizada em ambientes de salas limpas de alto padrão.
Controle de furo
Os furos são um dos defeitos mais críticos da folha de alumínio. A folha de bateria de alta potência geralmente não requer mais do que 0,7 furos por metro quadrado. Alguns produtos premium podem até exigir zero furos por metro quadrado.
Para alguns fabricantes avançados, uma contagem de furos inferior a 0,3 furos por metro quadrado já é um nível de controle alvo.
Molhabilidade da Superfície: Valor Dyne
Para garantir a qualidade do revestimento, o valor de dinas da superfície da folha de alumínio geralmente não deve ser inferior a 32 dinas. Alguns produtos de alta qualidade exigem valores de 34 dinas ou até 36 dinas.
O valor dine indica a molhabilidade da superfície e o desempenho de adesão da folha de alumínio. É fundamental para processos de revestimento, laminação e fabricação de baterias relacionadas.
Limitações de corrosão
A superfície da folha não deve conter sulcos maiores que 1 mm de diâmetro. As covas medindo entre 0,5 mm e 1 mm devem ser limitadas a menos de três por metro quadrado, e as covas de aproximadamente 0,5 mm não devem aparecer em aglomerados concentrados.
Diferenças nos requisitos de folha de alumínio para diferentes tipos de baterias de lítio
| Baterias Eletrônicas de Consumo | As baterias usadas em telefones celulares, tablets, laptops, dispositivos vestíveis e eletrônicos semelhantes geralmente priorizam a espessura, o peso leve e a alta densidade de energia. | Espessura de folha mais fina Maior consistência de espessura Boa planicidade da superfície Excelente compatibilidade de revestimento Baixa taxa de pinhole Processabilidade de enrolamento estável |
| Baterias de energia | As baterias de veículos elétricos têm requisitos mais elevados de segurança, ciclo de vida e consistência entre lotes. | Alta resistência com alongamento apropriado Fornecimento estável em bobinas longas Baixos níveis de rebarbas e baixo risco de quebra de tiras Excelente resistência à corrosão Compatibilidade com revestimento de alta velocidade e enrolamento de alta velocidade Desempenho consistente entre lotes de produção Controle rigoroso de materiais e partículas estranhas |
| Baterias de armazenamento de energia | As baterias de armazenamento de energia são geralmente produzidas em grande escala e são projetadas para longos ciclos operacionais. Colocam maior ênfase na eficiência de custos, na fiabilidade a longo prazo e na estabilidade da cadeia de abastecimento. | Controle de custos Estabilidade de ciclo longo Qualidade consistente Capacidade de fornecimento de grande volume Compatibilidade com sistemas catódicos convencionais, como fosfato de ferro-lítio Baixas taxas de defeitos e desempenho de processamento estável |
| Baterias de alta potência e alta potência | Ferramentas elétricas, veículos elétricos de duas rodas, veículos híbridos e certos dispositivos especializados requerem baterias capazes de carregar e descarregar com alta corrente. | Baixa resistência elétrica Excelente condutividade elétrica Maior resistência mecânica Boa dissipação de calor e estabilidade de interface Forte adesão de revestimento Resistência à corrosão durante ciclagem de alta taxa |