Folha de alumínio de bateria

A folha de alumínio da bateria é um dos principais materiais usados ​​como coletor de corrente catódica em baterias de íon-lítio. É aplicado principalmente em baterias de energia, baterias de armazenamento de energia e baterias de lítio de consumo. Sua função principal é apoiar o material ativo do cátodo e transferir de forma rápida e confiável os elétrons gerados durante o carregamento e descarregamento da bateria para o circuito externo. Isso ajuda a melhorar a condutividade da bateria, a densidade de energia e o ciclo de vida.

Até o momento, a produção de folhas para baterias concentrou-se principalmente no Extremo Oriente. O interesse da China em películas para baterias começou a crescer significativamente em meados da década de 2010. Com o rápido desenvolvimento de novos veículos energéticos, sistemas de armazenamento de energia e eletrônicos de consumo, a demanda por folhas de alumínio para baterias de alto desempenho continua a aumentar.

A folha de alumínio de bateria de alta qualidade apresenta alta condutividade elétrica, alta resistência, excelente qualidade de superfície, bom desempenho de revestimento e precisão dimensional estável. Ele pode atender aos rigorosos requisitos de revestimento de alta velocidade, calandragem e linhas de produção automatizadas de baterias.

Como fabricante profissional de folha de alumínio, a MC Aluminium fornece produtos de folha de alumínio para baterias em conformidade com os padrões internacionais. Apoiamos uma variedade de ligas, especificações e serviços personalizados. Nossos produtos são exportados para Europa, América do Norte, Sudeste Asiático, Oriente Médio, América do Sul e outros mercados, fornecendo suporte de fornecimento confiável para novos fabricantes de energia, baterias e eletrônicos.

O que é folha de alumínio para bateria?

A folha de alumínio para bateria é uma folha de alumínio ultrafina produzida por meio de processos de laminação de precisão, recozimento e tratamento de superfície. Geralmente é feito de ligas de alumínio de alta pureza. É usado principalmente como coletor de corrente catódica em baterias de íons de lítio, fornecendo um caminho de transporte de elétrons estável para materiais catódicos e garantindo boa condutividade elétrica e estabilidade eletroquímica.

Dependendo da aplicação, a folha de alumínio para bateria pode ser usada em:

• Novas baterias de energia para veículos

• Sistemas de armazenamento de energia (ESS)

• Baterias cilíndricas de lítio

• Baterias prismáticas de lítio

• Baterias de lítio em bolsa

• Baterias de eletrônicos de consumo 3C

• Baterias para ferramentas elétricas

• Baterias elétricas para veículos de duas rodas

Materiais e classes de liga

A folha de alumínio da bateria é produzida principalmente a partir de ligas de alumínio puro da série 1000. Essas ligas possuem alto teor de alumínio, normalmente com pureza acima de 99,00%. Os principais produtos de folha de bateria são geralmente feitos de ligas da série 1XXX no temperamento duro H18.

Os graus de liga comuns incluem 1060, 1070, 1100 e 1235.

Folha de alumínio 1060

A folha de alumínio 1060 contém pelo menos 99,6% de alumínio e níveis muito baixos de impurezas. Oferece excelente condutividade elétrica, aproximadamente 62% IACS, boa ductilidade e é fácil de enrolar em folhas ultrafinas. Também possui forte resistência à corrosão eletrolítica.

É adequado para baterias de alta densidade de energia e ciclo de vida longo, especialmente onde a condutividade e a segurança são requisitos essenciais. É uma das principais opções para aplicações de bateria de energia.

Folha de alumínio 1100

A folha de alumínio 1100 contém pelo menos 99,0% de alumínio e uma pequena quantidade de cobre, geralmente 0,05% –0,20%. Sua resistência à tração pode exceder 270 MPa, ligeiramente superior à da folha de alumínio 1060, que normalmente fica em torno de 230–250 MPa.

É mais adequado para requisitos de desbaste, como folhas abaixo de 12 μm. No entanto, a sua condutividade é ligeiramente inferior, aproximadamente 59% IACS. Na exposição prolongada ao eletrólito, as impurezas de cobre podem criar um risco de corrosão microgalvânica.

Folha de alumínio 1070

A folha de alumínio 1070 tem um teor de alumínio mais alto de pelo menos 99,70%. Oferece melhor pureza, condutividade elétrica e resistência à corrosão do que a folha de alumínio 1060, tornando-a adequada para sistemas de bateria de última geração com requisitos de pureza particularmente exigentes.

Folha de alumínio 1235

A folha de alumínio 1235 contém pelo menos 99,35% de alumínio e é amplamente utilizada em aplicações de folha de bateria. Oferece cor uniforme, superfície limpa, excelente planicidade, resistência à tração acima de 180 MPa, alongamento acima de 1,5% e molhabilidade acima de 32 dinas. Essas propriedades podem efetivamente melhorar a adesão entre os materiais ativos e o coletor de corrente.

Além das ligas de alumínio puro da série 1000, a folha de alumínio 3003, a folha de alumínio 8011 e a folha de alumínio 8021 também podem ser usadas em aplicações especiais ou em materiais associados à embalagem da bateria.

Processo de produção de folha de alumínio para bateria

A folha de alumínio para bateria é produzida por meio de processos rigorosos de fusão, fundição e laminação, laminação a frio, laminação de folhas, recozimento, corte e inspeção.

Um processo de produção típico é o seguinte:

Lingotes de alumínio de alta pureza/alumínio fundido → Controle de fusão e composição → Fundição e laminação contínua ou laminação a quente → Laminação a frio → Recozimento intermediário → Laminação de folhas → Recozimento final → Corte → Inspeção de qualidade → Embalagem e envio

Principais funções da folha de alumínio para baterias em baterias de íon-lítio

1. Servindo como coletor de corrente catódica para condução de elétrons

Durante a carga e a descarga, os elétrons devem fluir através do circuito externo. Dentro da bateria, os materiais ativos do cátodo dependem do coletor de corrente para conduzir elétrons.

O alumínio tem boa condutividade, baixa densidade e excelente processabilidade, tornando-o o material principal para coletores de corrente catódica de bateria de íon de lítio.

A folha de alumínio da bateria coleta com eficiência os elétrons do revestimento do cátodo e os transfere para o circuito externo por meio de abas, conectores e outros componentes, garantindo a carga e descarga normais da bateria.

2. Apoiando o revestimento catódico

A pasta catódica deve aderir de forma estável e uniforme à superfície da folha de alumínio. A folha de alumínio de bateria de alta qualidade deve ter características de superfície e molhabilidade adequadas, permitindo que a pasta do cátodo seja revestida uniformemente e, ao mesmo tempo, reduzindo defeitos como falhas de revestimento, furos, estrias, derramamento de pó e má adesão local.

Se a folha tiver tensão superficial insuficiente, óleo residual excessivo ou rugosidade instável, o revestimento da pasta poderá ficar irregular, afetando a capacidade, a consistência e o desempenho do ciclo da bateria.

3. Reduzindo a resistência interna da bateria

A condutividade, a uniformidade da espessura e a condição de ligação do revestimento da folha de alumínio afetam a resistência elétrica da folha do eletrodo. A folha de alumínio da bateria de alta qualidade pode ajudar a reduzir a resistência do coletor de corrente catódica, melhorando a capacidade de taxa e a eficiência de carga-descarga.

Isto é especialmente importante para baterias de energia e baterias de armazenamento de energia em grande escala, onde a menor resistência interna ajuda a reduzir a geração de calor e a melhorar a estabilidade sob altas taxas de carga e descarga.

4. Suporte ao processamento de eletrodos e montagem de células

Durante a fabricação da bateria, as folhas de eletrodos passam por processos de revestimento, secagem, calandragem, corte, corte e vinco, enrolamento ou empilhamento. A folha de alumínio deve ter resistência, alongamento e flexibilidade suficientes para atender aos requisitos de equipamentos de produção automatizados de alta velocidade.

Resistência à tração insuficiente, rebarbas excessivas nas bordas, flutuações óbvias de espessura ou tensão instável da bobina podem levar à quebra da tira, desvio de rastreamento, enrugamento e enrolamento irregular, reduzindo a eficiência da produção e o rendimento do produto acabado.

5. Contribuindo para a redução do peso da bateria

O alumínio tem densidade de aproximadamente 2,7 g/cm³, muito inferior à do aço. A folha de alumínio ultrafina da bateria pode reduzir a proporção de material inativo enquanto mantém o desempenho de coleta de corrente, criando mais espaço para maior densidade de energia da bateria.

Portanto, à medida que os veículos elétricos exigem maior autonomia e sistemas de bateria mais leves, a folha de alumínio da bateria está se desenvolvendo em direção a bitolas mais finas, maior resistência e maior consistência.

Tecnologias de tratamento de superfície de folha de bateria

1. Folha de alumínio revestida de carbono

A folha de alumínio revestida de carbono é produzida pela aplicação uniforme de grafite nanocondutora bem dispersa e partículas revestidas de carbono na superfície da folha de alumínio.

Ele fornece excelente condutividade estática e coleta microcorrentes de materiais ativos. Isto reduz significativamente a resistência de contato entre o material do cátodo e o coletor de corrente, melhora a adesão e reduz o consumo de ligante.

O revestimento de carbono pode melhorar significativamente o desempenho de descarga de alta corrente, reduzir a polarização e melhorar a plataforma de tensão de descarga.

2. Rugosidade da superfície

A rugosidade da superfície aumenta a rugosidade da folha de alumínio, melhorando a resistência de ancoragem mecânica e a adesão interfacial entre a folha e os materiais ativos.

3. Coletores de Corrente Compostos

Os coletores de corrente compostos usam uma estrutura de três camadas de metal-polímero-metal. Materiais como filme de poliéster orientado biaxialmente (BOPET), filme de polipropileno (BOPP) e filme de poliimida (PI) são usados ​​como substratos e processados ​​através de métodos como deposição a vácuo.

Em comparação com os coletores de corrente convencionais, os coletores de corrente compostos oferecem menor consumo de metal e redução de peso. A folha de alumínio composta pode melhorar a densidade de energia em aproximadamente 4,5%.

Folha de alumínio de bateria Vantagem:

Por que a folha de alumínio é comumente usada em cátodos de baterias de íons de lítio?

Em baterias convencionais de íon-lítio, a folha de alumínio é normalmente usada como coletor de corrente catódica, enquanto a folha de cobre é geralmente usada como coletor de corrente anódica. Isto está relacionado principalmente à estabilidade de diferentes metais sob diferentes condições de potencial eletroquímico.

A folha de alumínio tem boa estabilidade eletroquímica dentro da faixa de tensão operacional dos cátodos da bateria de íons de lítio e pode atender aos requisitos da maioria dos produtos químicos do cátodo.

Além disso, o alumínio oferece os seguintes benefícios:

• Boa condutividade elétrica

• Baixa densidade, suportando redução de peso da bateria

• Custo relativamente controlável

• Excelente desempenho de processamento

• Adequado para laminação ultrafina

• Uma superfície adequada para revestimento de pasta

• Boa resistência à corrosão

• Fácil corte, estampagem, soldagem e laminação

No entanto, a seleção específica do material ainda deve ser determinada de acordo com a química da bateria e os requisitos de fabricação. Para certos sistemas de baterias especiais ou aplicações de alta tensão, podem ser necessários folhas de alumínio revestidas de carbono, coletores de corrente compostos ou outros materiais funcionais de coletores de corrente.

Folha de alumínio de bateria Especificação:

Propriedades Mecânicas

Inscrição of Folha de alumínio de bateria:

1. Baterias de energia

A folha de alumínio da bateria é amplamente utilizada como coletor de corrente catódica em baterias ternárias de lítio e baterias de fosfato de ferro-lítio para novos veículos de energia. Juntamente com materiais catódicos, como fosfato de ferro-lítio, óxido de cobalto-lítio e óxido de manganês-lítio, a folha de alumínio forma a seção catódica das baterias de íon-lítio.

À medida que as baterias de energia continuam a exigir maior densidade de energia e melhor segurança, os requisitos de desempenho para folhas de alumínio para baterias também estão aumentando.

2. Sistemas de armazenamento de energia

A folha de alumínio para baterias é usada em baterias para usinas de armazenamento de energia em grande escala e equipamentos residenciais de armazenamento de energia. As células de armazenamento de energia estão evoluindo rapidamente para capacidades maiores, expandindo-se das células convencionais de 280 Ah para células de 314 Ah.

3. Eletrônicos de consumo 3C

É usado em baterias leves e de alta capacidade para smartphones, laptops, tablets e outros dispositivos eletrônicos de consumo.

4. Baterias de íon de sódio

Em baterias de íon de sódio, a folha de alumínio pode ser usada como coletor de corrente catódica e anódica. Isto resulta num maior consumo de folha de alumínio por bateria e expande ainda mais o potencial do mercado.

5. Bolsas de bateria

A folha de alumínio 8021 oferece excelente desempenho de estampagem profunda, resistência à corrosão eletrolítica e alta resistência à vedação térmica. É, portanto, o material preferido para a folha de alumínio da bateria.

Os produtos relevantes podem estar em conformidade com GB/T 22648-2023, Folha de Alumínio para Tubos Compostos de Alumínio-Plástico e Bolsas de Bateria.

Embalagem e entrega:

Requisitos de qualidade para folha de bateria de alumínio

Em comparação com a folha de alumínio convencional, a folha de alumínio para bateria tem requisitos muito mais rígidos para as seguintes propriedades principais.

1. Espessura e Precisão

A espessura principal da folha de alumínio da bateria é de 10–20 μm, e a indústria está migrando para medidores mais finos de 8 μm e até 6 μm. Geralmente, é necessário que o desvio de espessura seja controlado dentro de ± 2%.

O controle de espessura e o nivelamento afetam diretamente a eficiência de carga-descarga da bateria de lítio e a confiabilidade a longo prazo.

2. Propriedades Mecânicas

A folha de alumínio para bateria geralmente requer alta resistência à tração e bom alongamento. A folha de qualidade padrão geralmente requer resistência à tração de pelo menos 160–180 MPa. A folha de alumínio da bateria de alimentação geralmente requer resistência à tração de pelo menos 180 MPa, enquanto algumas aplicações podem exigir 200 MPa ou até 300 MPa.

Para atender aos requisitos de processamento posterior, muitas vezes é necessário que o alongamento seja de pelo menos 3%.

3. Molhabilidade da Superfície: Valor Dyne

A molhabilidade da superfície é comumente medida pelo valor dina. Para garantir a qualidade do revestimento, geralmente é necessário que o valor do dina superficial seja de pelo menos 32 mN/m, enquanto algumas aplicações exigem 36 mN/m.

A tensão de molhamento superficial da folha de alumínio composta não deve ser inferior a 38 × 10⁻³ N/m.

4. Limpeza de superfície

A folha de alumínio da bateria tem requisitos extremamente rigorosos para limpeza de superfície:

Cinza de alumínio, partículas de ferro, linhas pretas de óleo, pontos brilhantes em superfícies foscas e defeitos semelhantes não são permitidos.

Não são permitidas cavidades superficiais com diâmetro superior a 1 mm.

As covas entre 0,5 mm e 1 mm devem ser inferiores a 3 por metro quadrado e as covas em torno de 0,5 mm não devem ocorrer em aglomerados.

Materiais estranhos como pó de alumínio e pó de ferro devem ser rigorosamente controlados, por exemplo, para ≤50 mg por 300.000 m². A seção transversal do pó de alumínio, testada pelo método da fita adesiva, não deve ter mais de 25 partículas por 10 cm.

O diâmetro do furo não deve exceder 400 μm.

5. Planicidade e qualidade da borda

A planicidade é um indicador técnico crítico e deve ser controlada com precisão, como ≤10 unidades I. Os requisitos de qualidade das bordas também são elevados: não são permitidas rachaduras ou rebarbas nas bordas. Sob nenhuma tensão, a altura da onda da borda não deve ser superior a 2 mm.

6. Ambiente de Produção

A folha de alumínio da bateria deve ser fabricada em oficinas limpas de alto padrão para garantir uma limpeza excepcional da superfície.

Perguntas frequentes

Q1: Para que é usada principalmente a folha de alumínio da bateria?

R: É usado principalmente como coletor de corrente catódica em baterias de íon-lítio e é amplamente aplicado em novas baterias de energia para veículos, baterias de armazenamento de energia e baterias de eletrônicos de consumo.

Q2: Quais espessuras estão comumente disponíveis?

R: As espessuras comuns incluem 9 μm, 10 μm, 12 μm, 15 μm, 16 μm e 20 μm. Espessuras personalizadas também estão disponíveis de acordo com as necessidades do cliente.

Q3: Quais ligas são comumente usadas?

R: As ligas comuns incluem 1060, 1070, 1235 e 8011. Entre elas, 1235 e 8011 são amplamente utilizadas em aplicações de baterias de energia e baterias de armazenamento de energia.

Q4: As especificações personalizadas estão disponíveis?

R: Sim. Podemos fornecer espessuras, larguras, diâmetros de bobina e métodos de embalagem personalizados para atender aos requisitos de linhas de produção automatizadas.

Q5: Como você garante a qualidade do produto?

R: Utilizamos matérias-primas de alta pureza e processos de produção avançados, apoiados por um rigoroso sistema de controle de qualidade. Isso garante condutividade elétrica estável, precisão dimensional e qualidade de superfície para cada lote de produtos.