リチウムイオン電池用アルミ箔は、リチウムイオン電池で使用される重要な材料で、主にキャパシタの正極電流コレクターとして機能します。
リチウムイオン電池用アルミ箔の役割は、電極から外部回路に電池の電流を導くことです。アルミニウムは優れた導電性と機械的強度を持っているため、通常は高純度のアルミニウム合金で作られます。
リチウムイオン電池用アルミ箔の機能
- 1. 電気伝導性: アルミ箔は良好な電気伝導性を提供し、電池内で効率的な電流伝導を可能にします。
- 2. 機械的強度: アルミ箔は、電池の充電および放電サイクル中に発生するストレスに耐えるために十分な機械的強度を持っている必要があります。
- 3. 化学的安定性: アルミ箔は、電池の内部化学反応からの損傷に耐えるために良好な化学的安定性を持っているべきです。
リチウムイオン電池用アルミ箔の表面処理
リチウムイオン電池の正極電流コレクターとして使用されるアルミ（Al）合金箔の表面エッチングおよび粗化処理は、電池の充放電性能を大幅に向上させることができます。処理されたアルミ箔と活性材料との間の結合強度が大幅に改善され、電池の充放電特性が顕著に向上します。
リチウムイオン電池の構造
1. 正極（アルミ箔）
アルミ箔はリチウムイオン電池の正極（負極）電流コレクターとして適切な材料であり、代替材料はありません。アルミ箔が選ばれる理由は、正極材料をサポートする際の高い導電性、耐腐食性、機械的強度を提供するからです。
厚さ精度: 正極に使用されるアルミ箔は高精度で製造されており、厚さの公差は±0.5マイクロメートル（μm）以内であることが保証されています。この精度は、電池の性能と信頼性のある動作を維持するために重要です。
機能と利点: アルミ箔は電流コレクターとして機能し、活性正極材料をサポートし、効果的な電子移動を促進します。軽量で強い機械的特性を持つため、電池の全体的な性能と耐久性を向上させます。さらに、アルミニウムの耐腐食性は、電池の長寿命と安定した動作を保証します。
2. 負極（銅箔）
銅箔はリチウムイオン電池の負極（正極）の電流コレクターとして使用され、優れた加工性と電気伝導性を持っています。
材料特性: 銅箔は高い電気伝導性を持ち、効率的な電子移動を可能にし、抵抗を最小限に抑えます。この特性は、電池の充放電効率に直接影響するため、負極の性能にとって重要です。
機能と利点: 銅箔は負極材料をサポートし、電池の充電容量と放電容量を向上させます。高い導電性により、電子移動中のエネルギー損失が最小限に抑えられ、電池の性能と効率が向上します。
リチウムイオン電池用アルミ箔の技術的パラメータ
| 合金 | 1235 | 1145 | 1060 | 1070 |
| テンパー | H18 | H18 | H18 | H18 |
| 引張強さ | ≥150N/mm | |||
| 伸び | ≥1% | |||
| 厚さ/mm | 0.0060 | 0.0070 | 0.0080 | 0.0090 | 0.010 | 0.11 | 0.16 |
| 抵抗/(Ω.m) | 0.55 | 0.51 | 0.43 | 0.36 | 0.32 | 0.28 | 0.25 |
リチウムイオン電池用アルミ箔 1050 1070 1235 8011の化学組成
| 成分 | 組成% | |||||
| 1235 | 1050 | 1060 | 1070 | 1100 | 8011 | |
| Si | 0-0.65 | 0-0.25 | 0-0.25 | 0-0.2 | 0-1.0 | 0.50-0.90 |
| Fe | 0-0.65 | 0-0.4 | 0-0.35 | 0-0.25 | 0-1.0 | 0.60-1 |
| Cu | 0-0.05 | 0-0.05 | 0-0.05 | 0-0.04 | 0.05-0.2 | 0-0.10 |
| Mn | 0-0.05 | 0-0.05 | 0-0.03 | 0-0.03 | 0-0.05 | 0-0.20 |
| Mg | 0-0.05 | 0-0.05 | 0-0.03 | 0-0.03 | 0-0.1 | 0-0.05 |
| Cr | - | - | - | - | - | 0.05 |
| Zn | 0-0.1 | 0-0.05 | 0-0.05 | 0-0.04 | 0-0.1 | 0-0.10 |
| Ti | 0-0.06 | 0-0.03 | 0-0.03 | 0-0.03 | 0-0.1 | 0-0.08 |
| V | 0-0.05 | 0-0.05 | 0-0.05 | 0-0.05 | - | - |
| Al | 残留 | 残留 | 残留 | 残留 | 残留 | 残留 |
リチウムイオンバッテリー用アルミ箔 1050 1070 1235 8011の機械的特性
| 合金 | 熱処理 | 厚さ/mm | 室温での引張試験結果 | ||||
| 引張強さ (Rm) MPa | 破断後の伸び (A100) % | 破断後の伸び (A50) % | |||||
| 単面軽量アルミ箔 | 両面軽量アルミ箔 | 単面軽量アルミ箔 | 両面軽量アルミ箔 | ||||
| 1070 | H18 | ≤0.010 | ≥185 | - | ≥2.0 | - | - |
| >0.010-0.013 | |||||||
| >0.013-0.015 | ≥180 | ||||||
| >0.015-0.020 | ≥175 | ||||||
| 1060, 1050 | ≤0.010 | - | - | - | - | - | |
| >0.010-0.013 | ≥190 | ≥2.5 | ≥3.0 | ||||
| 1060, 1050 | >0.013-0.015 | ||||||
| >0.015-0.020 | ≥185 | ≥2.0 | |||||
| 1235 | ≤0.010 | - | - | - | - | - | |
| >0.010-0.013 | ≥180 | ≥2.0 | |||||
| >0.013-0.015 | ≥185 | ||||||
| >0.015-0.020 | ≥175 | ||||||
| 1100 | ≤0.010 | ≥230 | ≥1.0 | ≥2.0 | - | ≥3.0 | |
| >0.010-0.013 | - | ||||||
| >0.013-0.015 | ≥220 | - | |||||
| >0.015-0.020 | ≥2.0 | ||||||
| 8011 | ≤0.010 | ≥180 | ≥1.0 | ≥1.5 | - | - | |
| >0.010-0.013 | - | ≥2.0 | |||||
| >0.013-0.015 | |||||||
| >0.015-0.020 | - | - | |||||
リチウム電池におけるアルミ箔の応用
正極材料での応用
材料: アルミ箔
コーティング材料: リチウム鉄リン酸塩
メリット: 正極材料として使用されるリチウム鉄リン酸塩は、優れた安定性と長寿命を持ち、正極プレートの製造に最適な選択肢です。
バッテリー製造プロセス
ステップ:
正極および負極シートの製造: 正極シートはアルミ箔にリチウム鉄リン酸塩をコーティングして作成し、負極シートは銅箔にグラファイトまたはリチウムチタン酸塩をコーティングして作成します。
巻き取り: 正極シート、負極シート、セパレーターを一緒に巻き取ってバッテリーコアを形成します。
組み立て: 巻き取られたバッテリーコアをバッテリーケースに配置します。
電解液注入: 電解液がバッテリーコアに完全に浸透するようにします。
真空包装: バッテリーのシールと安定した性能を確保するために真空包装を行います。
リチウム電池分野におけるアルミ箔の利点
1. リチウムイオン電池の寿命延長
- 説明: 特殊なアルミ箔は優れた物理的特性を持ち、リチウム電池のサイクル寿命を効果的に改善します。
- 効果: 特殊なアルミ箔を使用すると、リチウム電池のサイクル機能が大幅に向上し、バッテリーの全体的な寿命が延びます。
2. リチウム電池の一貫性向上
- 説明: 特殊なアルミ箔はバッテリーの内部抵抗を効果的に低下させ、内部抵抗の一貫性を改善します。
- 効果: 一貫性の向上により、異なる動作条件下でのバッテリー性能がより安定し、信頼性の高い性能が保証されます。
3. バッテリーの高レート放電機能の向上
説明: 特殊なアルミ箔を選択することで、リチウム電池の高レート放電能力が大幅に向上し、特に高レート条件（3C以上）での性能が改善されます。
効果:
高レート放電容量: 高レート条件下で、放電容量が15%以上向上します。
エネルギー密度の改善: 同じレートでも、特殊なアルミ箔によりリチウム電池のエネルギー密度が向上し、バッテリーの全体的な性能が強化されます。
高品質のバッテリー用アルミ箔の選び方
1. 表面品質
アルミ箔の表面は均一で清潔、滑らかであり、目に見えるロール跡、ピット、ピンホール、腐食跡がないことが必要です。
しわ、斑点、明るい線がないことが重要です。これらのロール欠陥はアルミ箔の機能や外観に影響を与える可能性があります。
2. 色の均一性
アルミ箔の表面に顕著な色差がないことが、バッテリーアプリケーションの一貫性と安定性を確保します。
3. 油汚れや異臭がないこと
表面に油汚れがなく、強い油臭や目に見える油斑がないことが求められます。油汚れはアルミ箔の接着性や性能に影響を与える可能性があります。
4. 表面張力基準
アルミ箔の表面張力は基準を満たす必要があり、ダインペンで測定した場合の最小値は32ダインです。低い表面張力はコーティングの接着性やバッテリー性能に影響を与える可能性があります。