Литий-ионный аккумулятор из алюминиевой фольгиотносится к фольге из алюминия и алюминиевых сплавов, используемой в качестве катодного токосъемника в литий-ионных батареях. Вместе с катодными материалами, такими как фосфат лития-железа (LFP), оксид лития-кобальта (LCO) и оксид лития-марганца (LMO), он образует часть катода литий-ионной батареи.
Под чистым алюминием понимают металл с массовой долей алюминия не менее 99,00 %, а под алюминиевым сплавом понимают сплав на основе алюминия с массовой долей алюминия менее 99,00 %. Фольга алюминиевая для литий-ионных аккумуляторов представляет собой прокат прямоугольного сечения, одинаковой толщины от 0,008 мм до 0,020 мм, шириной не более 1600,0 мм и поставляется, как правило, в рулонах.
Основные области применения алюминиевой фольги в литий-ионных батареях
В литий-ионных батареях алюминиевая фольга в основном используется в качестве катодного токосъемника.
Типичная конструкция батареи выглядит следующим образом:
Катодный активный материал → Проводящая добавка → Связующее → Токосъемник из алюминиевой фольги → Сепаратор → Анод → Токосъёмник из медной фольги
К основным функциям алюминиевой фольги относятся:
1. Сбор электронов с катода
В процессе зарядки и разрядки литий-ионного аккумулятора активные материалы катода генерируют или принимают электроны. Алюминиевая фольга эффективно собирает и переносит электроны во внешнюю цепь, повышая эффективность заряда-разряда аккумулятора.
2. Поддержка катодного покрытия
Катодная суспензия должна быть равномерно нанесена на поверхность алюминиевой фольги. Поэтому фольга должна обеспечивать хорошую адгезию к поверхности, чтобы предотвратить отслаивание покрытия электрода.
3. Повышение безопасности аккумуляторов
Высококачественная алюминиевая фольга помогает уменьшить такие дефекты, как микроотверстия, трещины и загрязнения, тем самым снижая риск внутренних коротких замыканий и теплового выхода из-под контроля.
Алюминиевая фольга для литиевых батарей
В настоящее время в производстве литиевых батарей в качестве катодного токосъемника обычно используется прокатанная алюминиевая фольга. К распространенным маркам сплавов относятся марки алюминия серии 1000, такие как 1060, 1050, 1145 и 1235, с широко используемым твердым закалом, особенно H18. Эти сплавы имеют высокое содержание алюминия, чистота которого превышает 99,00%.
Среди них,1235 алюминиевая фольгашироко используется для катодных токосъемников литий-ионных аккумуляторов благодаря своей высокой чистоте, превосходной электропроводности, хорошей производительности обработки и низкому содержанию примесей.
Алюминиевая фольга 1070 и 1060 имеет высокое содержание алюминия, обычно ≥99,6%, и высокую проводимость. Они подходят для силовых аккумуляторов с высокими требованиями к электрическим характеристикам.
В зависимости от производственного процесса и структуры материала алюминиевую фольгу для литий-ионных аккумуляторов можно разделить на:
Голая алюминиевая фольга
Алюминиевая фольга с покрытием
Композитная алюминиевая фольга
Алюминиевую фольгу с углеродным покрытием получают путем нанесения на поверхность алюминиевой фольги проводящего углеродного слоя. Это может значительно снизить внутреннее сопротивление батареи, улучшить контакт между активными материалами и фольгой и улучшить проводимость тока внутри электрода. В результате это может улучшить производительность батареи, производительность при низких температурах, срок службы и производительность хранения.
С другой стороны, в композитных токосъемниках в качестве подложек используются полимерные пленки, которые производятся с помощью таких процессов, как вакуумная металлизация. Они предлагают потенциальные преимущества высокой плотности энергии и повышенной безопасности.
Характеристики изделия из алюминиевой фольги для аккумуляторов
| Элемент | Параметры |
| Материал | 1235, 1070, 1060, 1050 |
| Характер | О нрав, Н нрав |
| Толщина | 8–20 мкм |
| Ширина | Настраивается в соответствии с требованиями заказчика |
| Поверхность | Двусторонняя яркая или односторонняя яркая |
| Упаковка | Упаковка рулонов, влагозащитная упаковка |
Преимущества производительности алюминиевой фольги литий-ионного аккумулятора
Высокая электропроводность
Алюминиевая фольга для аккумуляторов, изготовленная из алюминия высокой чистоты, обеспечивает отличную электропроводность. Это может уменьшить внутреннее сопротивление аккумулятора и повысить эффективность зарядки и разрядки.
Высокая прочность и хорошее удлинение
Он обеспечивает хорошие механические свойства и с меньшей вероятностью сломается во время высокоскоростных процессов нанесения покрытия, каландрирования и продольной резки, что повышает стабильность производства.
Ультратонкие, высокоточные размеры
Благодаря одинаковой толщине и высокой точности размеров алюминиевая фольга может эффективно снизить вес батареи и увеличить плотность энергии батареи.
Превосходное качество поверхности
Чистая и плоская поверхность улучшает адгезию покрытий катодного материала, улучшая консистенцию электрода и общую производительность батареи.
Хорошая коррозионная стойкость
Алюминиевая фольга аккумулятора выдерживает внутреннюю электролитную среду литий-ионных аккумуляторов, обеспечивая стабильную работу во время длительной езды на велосипеде.
Хорошая технологичность
Он обладает превосходной совместимостью с прокаткой, штамповкой и нанесением покрытий, отвечая требованиям массового производства силовых батарей, аккумуляторных батарей и других современных аккумуляторных батарей.
Высокая безопасность и надежность
Строгий контроль за наличием микроотверстий, примесей и поверхностных дефектов помогает снизить риск внутренних коротких замыканий и повысить безопасность аккумуляторов.
Требования к характеристикам алюминиевой фольги, используемой в литий-ионных батареях
1. Размеры и толщина
Тенденция к ультратонкой фольге
Традиционная алюминиевая фольга для аккумуляторов обычно имеет толщину от 12 до 15 мкм. Благодаря достижениям в области прокатных технологий в основных приложениях для силовых аккумуляторов и аккумуляторов энергии широко применяется ультратонкая алюминиевая фольга толщиной от 9 до 10 мкм. Некоторые высококачественные продукты даже приближаются к пределу в 8 мкм.
Чрезвычайно жесткие требования к допускам толщины
По мере того как фольга становится тоньше, однородность толщины становится все более важной. Обычно отклонение толщины одной и той же полосы должно контролироваться в пределах ±4%.
Если толщина непостоянна, толщина покрытой суспензии будет меняться, что может привести к локальной перегрузке по току, неравномерному механическому напряжению и значительному сокращению срока службы батареи и безопасности.
2. Механические свойства
Производство аккумуляторных электродов включает в себя несколько процессов, включая высокоскоростное нанесение покрытия, высокотемпературную сушку, каландрирование под высоким давлением и повторяющуюся резку. Эти процессы требуют, чтобы алюминиевая фольга имела превосходную механическую прочность.
Высокая прочность на растяжение
Поскольку плотность уплотнения электрода продолжает увеличиваться, процесс каландрирования оказывает существенное напряжение на алюминиевую фольгу. Отраслевые стандарты и ведущие производители аккумуляторных элементов обычно требуют, чтобы алюминиевая фольга для аккумуляторов имела прочность на разрыв примерно от 180 до 200 МПа или выше.
Для некоторых ультратонких высокопрочных алюминиевых фольг может потребоваться прочность на разрыв от 270 до 280 МПа, чтобы предотвратить разрыв полосы во время каландрирования и высокоскоростного натяжения.
Соответствующее удлинение
Если алюминиевая фольга слишком твердая или хрупкая, она может треснуть или сломаться во время сгибания и намотки. Таким образом, удлинение обычно должно составлять от 1,5% до 3,0%, что обеспечивает достаточную гибкость во время процессов сборки элементов, таких как намотка или штабелирование.
3. Качество поверхности
Чистота поверхности
Поверхность алюминиевой фольги должна иметь однородный цвет, высокую чистоту и хорошую плоскостность. На нем не должно быть очевидных следов прокатки, ямок, точечных отверстий, следов коррозии, складок, пятен, ярких линий и других дефектов прокатки.
Не должно быть заметного изменения цвета, масляных загрязнений, сильного масляного запаха или видимых масляных пятен. Требования к посторонним частицам, включая алюминиевый порошок и железный порошок, особенно строгие: обычно они контролируются на уровне ≤50 мг на 300 000 квадратных метров.
Производство обычно осуществляется в чистых помещениях, соответствующих высоким стандартам.
Контроль точечного отверстия
Отверстия являются одним из наиболее серьезных дефектов алюминиевой фольги. Фольга для аккумуляторов высокого класса обычно требует не более 0,7 отверстий на квадратный метр. Для некоторых продуктов премиум-класса может даже потребоваться отсутствие отверстий на квадратный метр.
Для некоторых передовых производителей количество отверстий менее 0,3 на квадратный метр уже является целевым уровнем контроля.
Смачиваемость поверхности: значение Дины
Чтобы гарантировать качество покрытия, значение дин поверхности алюминиевой фольги обычно должно быть не менее 32 дин. Для некоторых высококачественных продуктов требуется значение 34 или даже 36 дин.
Значение в динах указывает на смачиваемость поверхности и адгезию алюминиевой фольги. Это имеет решающее значение для нанесения покрытий, ламинирования и связанных с ними процессов производства аккумуляторов.
Ограничения по питтингу
Поверхность фольги не должна содержать ямок диаметром более 1 мм. Ямки размером от 0,5 до 1 мм должны быть ограничены количеством менее трех на квадратный метр, а ямки размером около 0,5 мм не должны появляться в концентрированных скоплениях.
Различия в требованиях к алюминиевой фольге для разных типов литиевых батарей
| Аккумуляторы для бытовой электроники | Аккумуляторы, используемые в мобильных телефонах, планшетах, ноутбуках, носимых устройствах и аналогичной электронике, обычно отдают предпочтение тонкости, легкому весу и высокой плотности энергии. | Меньшая толщина фольги Более высокая консистенция толщины Хорошая плоскостность поверхности Отличная совместимость покрытий Низкая скорость обскуры Стабильная технологичность намотки |
| Силовые батареи | К аккумуляторным батареям для электромобилей предъявляются более высокие требования к безопасности, сроку службы и совместимости от партии к партии. | Высокая прочность с соответствующим удлинением Стабильные поставки в длинных бухтах Низкий уровень заусенцев и низкий риск поломки полосы. Отличная коррозионная стойкость Совместимость с высокоскоростным покрытием и высокоскоростной намоткой. Стабильная производительность между производственными партиями Строгий контроль посторонних материалов и частиц |
| Аккумуляторы для хранения энергии | Аккумуляторные батареи обычно производятся в больших масштабах и рассчитаны на длительные рабочие циклы. Они уделяют больше внимания экономической эффективности, долгосрочной надежности и стабильности цепочки поставок. | Контроль затрат Стабильность длительного цикла Постоянное качество Возможность поставок больших объемов Совместимость с основными катодными системами, такими как литий-железо-фосфат. Низкий процент дефектов и стабильная производительность обработки. |
| Высокоскоростные и мощные аккумуляторы | Электрическим инструментам, электрическим двухколесным транспортным средствам, гибридным транспортным средствам и некоторым специализированным устройствам требуются аккумуляторы, способные заряжаться и разряжаться сильным током. | Низкое электрическое сопротивление Отличная электропроводность Более высокая механическая прочность Хорошее рассеивание тепла и стабильность интерфейса. Сильная адгезия покрытия Коррозионная стойкость при высокоскоростной езде на велосипеде |