อลูมิเนียมฟอยล์เป็นวัสดุที่สำคัญสำหรับตัวสะสมกระแสแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่เพียงแต่นำอิเล็กตรอนเท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบโดยตรงต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ ความหนาแน่นของพลังงาน ประสิทธิภาพของวงจร และประสิทธิภาพการผลิต
MC Aluminium จำหน่ายอลูมิเนียมฟอยล์ 1050, 1060, 1070 และ 1235 ที่มีความบริสุทธิ์สูง นำไฟฟ้าได้ดี มีความเหนียวดีเยี่ยม และประสิทธิภาพการประมวลผลที่มั่นคง ความหนาที่มีอยู่โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 10–50μm ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดของเคมีแบตเตอรี่และกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน
เหตุใดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงต้องใช้อลูมิเนียมฟอยล์ประสิทธิภาพสูง
ในโครงสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไป วัสดุแคโทดจะเคลือบบนอลูมิเนียมฟอยล์ ในขณะที่วัสดุแอโนดโดยทั่วไปจะเคลือบบนฟอยล์ทองแดง อลูมิเนียมฟอยล์วางตำแหน่งระหว่างวัสดุแอคทีฟแคโทดและวงจรภายนอก และทำหน้าที่เป็นตัวสะสมกระแสไฟฟ้าและตัวกลางนำอิเล็กตรอนเป็นหลัก
ดังนั้น,อลูมิเนียมฟอยล์แบตเตอรี่ไม่ใช่อลูมิเนียมฟอยล์อุตสาหกรรมธรรมดา เป็นวัสดุที่ใช้งานได้จริงซึ่งต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่เข้มงวดหลายประการ
1. การนำไฟฟ้าที่ดี
อลูมิเนียมมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี ช่วยลดความต้านทานระหว่างการส่งผ่านอิเล็กตรอน สำหรับแบตเตอรี่พลังงานและแบตเตอรี่เก็บพลังงาน ค่าการนำไฟฟ้าที่เสถียรช่วยให้การชาร์จและการคายประจุมีประสิทธิภาพ
2. ความเหนียวที่ดีเยี่ยม
โดยทั่วไปแล้วอลูมิเนียมฟอยล์ของแบตเตอรี่จะผ่านกระบวนการเคลือบ การรีด การตัด ม้วน หรือซ้อน หากฟอยล์มีความเป็นพลาสติกไม่เพียงพอ แถบอาจแตกหรือแตกร้าวระหว่างการประมวลผล
ดังนั้นการยืดตัวที่ดีและคุณสมบัติเชิงกลที่สม่ำเสมอจึงเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญสำหรับอลูมิเนียมฟอยล์เกรดแบตเตอรี่
3. คุณภาพพื้นผิวที่มั่นคง
สารละลายแคโทดจะต้องเคลือบบนพื้นผิวอลูมิเนียมฟอยล์อย่างสม่ำเสมอ ข้อบกพร่องที่พื้นผิว เช่น รอยขีดข่วน รูเข็ม การปนเปื้อนของน้ำมัน และจุดออกซิเดชัน อาจส่งผลต่อความสม่ำเสมอของการเคลือบ และส่งผลต่อคุณภาพการผลิตแบตเตอรี่ในภายหลัง
ดังนั้นอลูมิเนียมฟอยล์เกรดแบตเตอรี่โดยทั่วไปจึงต้องมีพื้นผิวที่สะอาดและเรียบเนียนปราศจากข้อบกพร่องที่เห็นได้ชัด
4. การควบคุมความหนาและความเรียบที่แม่นยำ
ช่วงความหนา 10–50μm แสดงถึงข้อกำหนดอลูมิเนียมฟอยล์ที่ค่อนข้างบาง การผลิตจำเป็นต้องมีการควบคุมความทนทานต่อความหนา ความเรียบ ความตึง และคุณภาพของคอยล์อย่างเข้มงวด
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแบตเตอรี่เก็บพลังงานและพลังงาน ความหนาของอลูมิเนียมฟอยล์ส่งผลโดยตรงต่อน้ำหนักของตัวสะสมกระแสไฟฟ้าและความหนาแน่นของพลังงานโดยรวมของแบตเตอรี่
แบตเตอรี่อลูมิเนียมฟอยล์อัลลอยด์: 1050, 1060, 1070 และ 1235
1050 อลูมิเนียมฟอยล์
อลูมิเนียม 1,050 มีอะลูมิเนียม ≥99.50% ในบรรดาเกรดทั้งสี่เกรด มีความบริสุทธิ์ของอะลูมิเนียมต่ำที่สุด โดยมีข้อจำกัดด้านสิ่งเจือปนที่เข้มงวดน้อยกว่า มีค่าการนำไฟฟ้าปานกลางและทนต่อการกัดกร่อน
ความได้เปรียบด้านต้นทุนทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานจัดเก็บพลังงานที่ต้องคำนึงถึงต้นทุนและการใช้งานแบตเตอรี่อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคบางประเภทที่ความต้านทานภายในต่ำมากไม่ใช่ข้อกำหนดหลัก ส่วนแบ่งการใช้งานแบตเตอรี่บางประเภทค่อยๆ ลดลง เนื่องจากเกรดประสิทธิภาพสูงเริ่มมีการนำไปใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้น
1060 อลูมิเนียมฟอยล์
อะลูมิเนียม 1060 มีอะลูมิเนียม ≥99.60% และถือเป็นเกรดอเนกประสงค์สูง
ให้ความสมดุลที่ดีระหว่างความบริสุทธิ์ การนำไฟฟ้า ความต้านทานการกัดกร่อนของอิเล็กโทรไลต์ และความเสถียรของกระบวนการรีด ด้วยอัตราส่วนต้นทุนต่อประสิทธิภาพที่น่าสนใจ 1060 จึงได้รับการพิจารณาอย่างกว้างขวางสำหรับแบตเตอรี่เก็บพลังงานและการใช้งานแบตเตอรี่พลังงานอเนกประสงค์ที่ประสิทธิภาพและราคาจำเป็นต้องสมดุลกัน
1070 อลูมิเนียมฟอยล์
อลูมิเนียม 1070 มี ≥99.70% Al และเป็นอลูมิเนียมฟอยล์ที่มีความบริสุทธิ์สูง
การควบคุมสิ่งเจือปนเข้มงวดยิ่งขึ้น และการนำไฟฟ้าก็ดีเยี่ยม ความต้านทานไฟฟ้าที่ค่อนข้างต่ำสามารถช่วยลดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีอัตราสูงและความหนาแน่นพลังงานสูง
โดยทั่วไปแล้วอลูมิเนียมฟอยล์ 1070 จะได้รับการพิจารณาสำหรับแบตเตอรี่ผู้บริโภคระดับไฮเอนด์และแหล่งพลังงานพิเศษที่ความต้านทานภายในต่ำมากเป็นสิ่งสำคัญ ข้อมูลจำเพาะขนาดบางเฉียบ 10–12μm มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับการใช้งานที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง
1235 อลูมิเนียมฟอยล์
อลูมิเนียม 1235 มีอะลูมิเนียม ≥99.35%
ลูกค้าบางรายอาจสงสัยว่าเหตุใด 1235 ถึงแม้จะมีความบริสุทธิ์ของอะลูมิเนียมน้อยกว่า 1,060 แต่ก็ยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตแบตเตอรี่ขนาดใหญ่
วัตถุประสงค์ของ 1235 ไม่ใช่แค่การเพิ่มความบริสุทธิ์ของอะลูมิเนียมให้สูงสุดเท่านั้น ในทางกลับกัน โลหะผสมได้รับการออกแบบให้มีระดับสิ่งเจือปนที่ควบคุมได้ และลักษณะการรีดและการยืดตัวที่เหมาะสมที่สุด สามารถให้ความต้านทานแรงดึงที่ดี ความต้านทานต่อการแตกหัก และประสิทธิภาพการเชื่อมที่มั่นคง ทำให้เหมาะสำหรับกระบวนการพันขดลวดที่ใช้ในแบตเตอรี่พลังงาน
อลูมิเนียมฟอยล์ 1235มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในแบตเตอรี่พลังงานรถยนต์พลังงานใหม่และยังใช้ในการใช้งานแบตเตอรี่โซเดียมไอออนต่างๆ
สภาวะอุณหภูมิ: O, H18 และ H24
O Temper - อบอ่อน
สภาพที่นุ่มนวลที่สุด ให้ความเหนียวและขึ้นรูปได้ดีที่สุด
H18 — ฮาร์ดเต็ม
ให้ความแข็งแกร่งสูงสุดในสภาวะอารมณ์เหล่านี้ แต่มีการยืดตัวน้อยกว่า
H22 / H24 — กึ่งแข็ง
ให้ความสมดุลระหว่างความแข็งแรงและการยืดตัว
โดยทั่วไปฟอยล์แบตเตอรี่จ่ายไฟจะมีจำหน่ายใน H18 หรือสภาวะที่มีความแข็งแรงสูงกว่า ขึ้นอยู่กับการออกแบบแบตเตอรี่และข้อกำหนดในการผลิตโดยเฉพาะ
จะเลือกความหนาที่เหมาะสมตั้งแต่ 10–50μm ได้อย่างไร
อลูมิเนียมฟอยล์กระแสหลักสำหรับแบตเตอรี่กำลังมีความเข้มข้นประมาณ 10–20μm ในขณะที่ 10–50μm แสดงถึงช่วงความหนาทางอุตสาหกรรมที่กว้างกว่า ความหนาที่แตกต่างกันเกี่ยวข้องกับการต้องแลกกันระหว่างความหนาแน่นของพลังงาน ความแข็งแรงทางกล ความปลอดภัย และต้นทุน
10–15 μm (ช่วงบางเฉียบ)
การลดน้ำหนักและปริมาณวัสดุที่ไม่ใช้งานเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่เป็นแนวโน้มที่เกิดขึ้นในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพลังงาน เมื่อฟอยล์บางลง ข้อกำหนดเกี่ยวกับความต้านทานแรงดึง การยืดตัว และการควบคุมรูเข็มจึงเข้มงวดมากขึ้น รูเข็มที่มากเกินไปในฟอยล์ระดับ 10 μm สามารถนำไปสู่วงจรไมโครลัดวงจรเฉพาะที่ และความเสี่ยงของการหนีความร้อน นอกจากนี้ ฟอยล์ยังมีแนวโน้มสูงที่จะแตกหักในระหว่างการเคลือบและการม้วน ทำให้มีความต้องการสูงทั้งในด้านความสามารถของอุปกรณ์และคุณภาพของพื้นผิว
การเลือกโลหะผสม: ส่วนใหญ่เป็น 1070 และ 1235 เลือก 1070 สำหรับความต้านทานภายในที่ต่ำกว่า หรือ 1235 สำหรับความน่าเชื่อถือในการประมวลผลที่เหนือกว่า
15–25 μm (ช่วงกระแสหลักมาตรฐาน)
สร้างความสมดุลระหว่างความแข็งแกร่งและความหนาแน่นของพลังงาน นี่คือ "จุดที่เหมาะสม" สำหรับความหนาของแบตเตอรี่เก็บพลังงานและแบตเตอรี่ลิเธียมขนาดเล็กถึงขนาดกลางส่วนใหญ่ ความเสี่ยงของการแตกหักของฟอยล์ลดลงอย่างมาก และวัสดุมีความทนทานต่อกระบวนการสูงสำหรับการเคลือบและการรีด ทำให้ง่ายต่อการรับประกันผลตอบแทนสูง โลหะผสม 1060 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในช่วงความหนานี้
25–50 μm (อลูมิเนียมฟอยล์หนาขึ้น)
ความหนาที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มน้ำหนักให้กับฟอยล์ ซึ่งจะแทนที่พื้นที่สำหรับวัสดุออกฤทธิ์และลดความหนาแน่นของพลังงาน อย่างไรก็ตาม ข้อดี ได้แก่ ความต้านทานแรงดึงและการเจาะทะลุที่เหนือกว่า การสร้างความร้อนที่ลดลงภายใต้สภาวะกระแสไฟสูง และความต้านทานการสั่นสะเทือนและการกระแทกที่ดีเยี่ยม โดยทั่วไปจะใช้ในแหล่งจ่ายไฟแบบพิเศษกำลังสูง เป็นสารตั้งต้นแบบแท็บสำหรับเซลล์แบตเตอรี่ขนาดใหญ่บางเซลล์ และในการใช้งานที่ความน่าเชื่อถือทางกลไกมีความสำคัญสูงสุด
บันทึก: ความหนาที่มากขึ้นจะเพิ่มน้ำหนักโดยรวมของเซลล์แบตเตอรี่และลดความหนาแน่นของพลังงาน ดังนั้นจึงไม่ควรเลือกอลูมิเนียมฟอยล์หนาโดยไม่เลือกปฏิบัติเว้นแต่จำเป็น
ข้อกำหนดด้านคุณภาพแบตเตอรี่อลูมิเนียมฟอยล์
อลูมิเนียมฟอยล์สำหรับแบตเตอรี่มีข้อกำหนดด้านคุณภาพที่เข้มงวดอย่างยิ่ง และมีความต้องการมากกว่าอลูมิเนียมฟอยล์บรรจุภัณฑ์ทั่วไปอย่างมาก
ความทนทานต่อความหนา: สำหรับฟอยล์บาง ต้องใช้ความคลาดเคลื่อน ±0.3–0.5 μm; ความผันผวนของความหนาอย่างมีนัยสำคัญอาจทำให้น้ำหนักแผ่นอิเล็กโทรดไม่สม่ำเสมอหลังการเคลือบ และลดความสม่ำเสมอของเซลล์
คุณภาพพื้นผิว: สีสม่ำเสมอ ลักษณะที่สะอาด และโปรไฟล์แบน ปราศจากรอยม้วน รูพรุน รูเข็ม หรือร่องรอยการกัดกร่อนที่เห็นได้ชัดเจน ปราศจากรอยตำหนิจากการกลิ้ง เช่น รอยพับ รอยด่าง หรือเส้นสว่าง และปราศจากการแปรผันของสี
ความสะอาด: พื้นผิวต้องปราศจากน้ำมัน กลิ่นมันฉุน และคราบน้ำมันที่มองเห็นได้
ความสามารถในการเปียกน้ำ: แรงตึงผิวต้องมีอย่างน้อย 32 ไดน์ (ตรวจสอบโดยการทดสอบปากกาไดน์) เพื่อให้แน่ใจว่ามีการยึดเกาะของสารละลายที่ดี
คุณสมบัติทางกล: ข้อกำหนดหลักคือความต้านทานแรงดึงสูงและการยืดตัวสูง ฟอยล์เกรดมาตรฐานต้องการความต้านทานแรงดึง ≥160–180 MPa ในขณะที่อลูมิเนียมฟอยล์สำหรับแบตเตอรี่พลังงานโดยทั่วไปต้องใช้ ≥180 MPa โดยการใช้งานบางอย่างต้องการ ≥200 MPa หรือแม้แต่ ≥300 MPa
สถานการณ์การใช้งานสำหรับแบตเตอรี่อลูมิเนียมฟอยล์
แบตเตอรี่เครื่องใช้ไฟฟ้า (โทรศัพท์มือถือ ชุดหูฟังบลูทูธ แล็ปท็อป ฯลฯ): อลูมิเนียมฟอยล์ 1070 เป็นตัวเลือกที่ต้องการ โดยให้ความสำคัญกับการนำไฟฟ้าสูงและความต้านทานภายในต่ำ สามารถเลือกข้อมูลจำเพาะที่บางเฉียบประมาณ 0.03 มม. เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน
แบตเตอรี่สำรอง (รถยนต์พลังงานใหม่): แนะนำให้ใช้อลูมิเนียมฟอยล์ 1235; ความแข็งแรงและความเสถียรในการเชื่อมสามารถทนต่อความเครียดทางกลที่เกิดขึ้นระหว่างการชาร์จและการคายประจุได้ดีกว่า ความหนาโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 12 ถึง 15 μm
แบตเตอรี่กักเก็บพลังงาน: อลูมิเนียมฟอยล์ 1060 เป็นตัวเลือกที่ต้องการ โดยมีความหนา 18–20 μm ซึ่งให้ความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและความคุ้มค่า
การใช้งานแท็บแบตเตอรี่: เกรดโลหะผสมทั่วไปสำหรับแท็บคือ 1070 และ 1235 เกรด 1235 เหมาะที่สุดสำหรับกระบวนการเชื่อมด้วยความต้านทาน ในขณะที่ 1070 มักให้ความสำคัญกับการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิคหรือเลเซอร์
คำถามที่พบบ่อย
คำถามที่ 1: เหตุใดจึงต้องใช้อลูมิเนียมฟอยล์สำหรับแคโทดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแทนฟอยล์ทองแดง
ตอบ: ที่ศักยภาพสูง ชั้นฟิล์มทู่ของอะลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂O₃) ที่มีความหนาแน่นและเสถียรจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของอะลูมิเนียม ทำให้ทนต่อการกัดกร่อนและออกซิเดชันได้ ในทางกลับกัน ฟอยล์ทองแดงมีแนวโน้มที่จะออกซิไดซ์และล้มเหลวเมื่อมีศักยภาพสูง ดังนั้นอลูมิเนียมฟอยล์จึงเป็นทางเลือกหลักเพียงตัวเดียวสำหรับตัวสะสมกระแสแคโทด
คำถามที่ 2: เกรดโลหะผสมใดที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับแบตเตอรี่พลังงาน และความหนาโดยทั่วไปคือเท่าใด
ตอบ: เกรด 1235 เป็นโลหะผสมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในกลุ่มแบตเตอรี่พลังงาน โดยมีความหนาโดยทั่วไปอยู่ที่ 12–15 μm ความแข็งแรงและความเสถียรในการเชื่อมช่วยให้ทนทานต่อความเค้นเชิงกลที่เกิดขึ้นระหว่างรอบการชาร์จและคายประจุได้ดีขึ้น
คำถามที่ 3: อะไรคือความท้าทายทางเทคนิคที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในกระบวนการผลิต?
ตอบ: การควบคุมรูเข็ม เมื่อความหนาของอลูมิเนียมฟอยล์ลดลงเหลือต่ำกว่า 10 μm จำนวนรูเข็มจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้อัตราผลผลิตของผลิตภัณฑ์ลดลง นอกจากนี้ ความทนทานต่อความหนาและความเรียบของแผ่นงานถือเป็นความท้าทายหลักๆ
Q4: ราคาของแบตเตอรี่อลูมิเนียมฟอยล์คือเท่าไร?
ตอบ: ความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้นส่งผลให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้น อันดับราคาทั่วไปคือ: 1,070 > 1,060 > 1,050 > 1235 (โดยที่ 1235 มีความบริสุทธิ์ต่ำที่สุดและมีอัตราส่วนต้นทุนต่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุด) อย่างไรก็ตาม การกำหนดราคาจริงยังขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความหนา อุณหภูมิ (สถานะของวัสดุ) และปริมาณการจัดซื้อ