A folha de alumínio para baterias de lítio-ion é um material chave utilizado em baterias de lítio-ion, servindo principalmente como coletor de corrente do cátodo em capacitores.
O papel da folha de alumínio para baterias de lítio-ion é conduzir a corrente da bateria do eletrodo para o circuito externo. Geralmente é fabricada a partir de liga de alumínio de alta pureza devido à excelente condutividade e resistência mecânica do alumínio.
Funções da Folha de Alumínio para Baterias de Lítio-Ion
- 1. Condutividade Elétrica: A folha de alumínio proporciona uma boa condutividade elétrica, permitindo uma condução eficiente da corrente dentro da bateria.
- 2. Resistência Mecânica: A folha de alumínio precisa ter resistência mecânica suficiente para suportar o estresse gerado durante os ciclos de carga e descarga da bateria.
- 3. Estabilidade Química: A folha de alumínio deve possuir boa estabilidade química para resistir a danos provenientes das reações químicas internas da bateria.
Tratamento de Superfície da Folha de Alumínio para Baterias de Lítio-Ion
A gravação e rugosidade da superfície da liga de alumínio (Al) utilizada para o coletor de corrente do cátodo em baterias de lítio-ion podem melhorar significativamente o desempenho de carga e descarga da bateria. A força de adesão entre a folha de alumínio tratada e o material ativo é consideravelmente aprimorada, resultando em uma melhoria notável nas características de carga e descarga da bateria.
Estrutura da Bateria de Lítio-Ion
1. Cátodo (Folha de Alumínio)
A folha de alumínio é o único material adequado para o coletor de corrente do cátodo (eletrodo negativo) em baterias de lítio-ion, não havendo substitutos viáveis. A folha de alumínio é escolhida devido ao seu excelente desempenho em suportar o material do cátodo, incluindo alta condutividade, resistência à corrosão e resistência mecânica.
Precisão da Espessura: A folha de alumínio utilizada para o cátodo é fabricada com alta precisão, garantindo que a tolerância de espessura esteja dentro de ±0, 5 micrômetros (μm). Essa precisão é crucial para manter um desempenho consistente da bateria e operação confiável.
Função e Benefícios: A folha de alumínio serve como coletor de corrente, suportando o material ativo do cátodo e facilitando a transferência eficaz de elétrons. Sua leveza e fortes propriedades mecânicas ajudam a melhorar o desempenho e a durabilidade geral da bateria. Além disso, a resistência à corrosão do alumínio garante uma vida longa e operação estável da bateria.
2. Ânodo (Folha de Cobre)
A folha de cobre é usada como coletor de corrente para o ânodo (eletrodo positivo) em baterias de lítio-ion devido à sua excelente trabalhabilidade e condutividade elétrica.
Propriedades do Material: A folha de cobre tem alta condutividade elétrica, permitindo um fluxo eficiente de elétrons e minimizando a resistência. Essa propriedade é crítica para o desempenho do ânodo, pois afeta diretamente a eficiência de carga e descarga da bateria.
Função e Benefícios: A folha de cobre suporta o material do ânodo, melhorando a capacidade de armazenamento e liberação de carga da bateria. Sua alta condutividade garante mínima perda de energia durante a transferência de elétrons, contribuindo assim para um melhor desempenho e eficiência da bateria.
Parâmetros Técnicos da Folha de Alumínio para Baterias de Lítio-Ion
| Liga | 1235 | 1145 | 1060 | 1070 |
| Temperamento | H18 | H18 | H18 | H18 |
| Resistência à Tração | ≥150N/mm | |||
| Alongamento | ≥1% | |||
| Espessura/mm | 0, 0060 | 0, 0070 | 0, 0080 | 0, 0090 | 0, 010 | 0, 011 | 0, 016 |
| Resistência/(Ω.m) | 0, 55 | 0, 51 | 0, 43 | 0, 36 | 0, 32 | 0, 28 | 0, 25 |
Composição Química da Folha de Alumínio para Baterias de Lítio-Ion 1050 1070 1235 8011
| Elementos | Composição% | |||||
| 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 | Resto | Resto | Resto | Resto | Resto | Resto |
Propriedades Mecânicas da Folha de Alumínio para Baterias de Lítio-Ion 1050 1070 1235 8011
| Liga | Temperamento | Espessura/mm | Resultados de teste de tração à temperatura ambiente | ||||
| Resistência à tração (Rm) MPa | Alongamento após fratura (A100) % | Alongamento após fratura (A50) % | |||||
| Alumínio leve de um lado | Alumínio leve de dois lados | Alumínio leve de um lado | Alumínio leve de dois lados | ||||
| 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 | - | - | |||||
Aplicação de Folha de Alumínio em Baterias de Lítio
Aplicação no Material do Cátodo
Material: Folha de Alumínio
Material de Revestimento: Fosfato de Ferro de Lítio
Vantagens: O fosfato de ferro de lítio, utilizado como material do cátodo, possui excelente estabilidade e uma longa vida útil, tornando-o a escolha preferida para a fabricação de placas de cátodo.
Processo de Produção da Bateria
Etapas:
Fabricação das Folhas de Cátodo e Ânodo: A folha de cátodo é feita revestindo a folha de alumínio com fosfato de ferro de lítio, e a folha de ânodo é feita revestindo a folha de cobre com grafite ou titanato de lítio.
Enrolamento: A folha de cátodo, a folha de ânodo e o separador são enrolados juntos para formar o núcleo da bateria.
Montagem: O núcleo da bateria enrolado é colocado na caixa da bateria.
Injeção de Eletrólito: Certifique-se de que o eletrólito permeie totalmente o núcleo da bateria.
Embalagem a Vácuo: A embalagem a vácuo é realizada para garantir a vedação e o desempenho estável da bateria.
Vantagens da Folha de Alumínio no Campo das Baterias de Lítio
1. Extensão da Vida Útil das Baterias de Íon de Lítio
- Descrição: A folha de alumínio especial possui propriedades físicas superiores, o que pode melhorar efetivamente o ciclo de vida das baterias de lítio.
- Efeito: Após o uso da folha de alumínio especial, a função de ciclo das baterias de lítio é significativamente aprimorada, estendendo a vida útil geral da bateria.
2. Melhoria da Consistência das Baterias de Lítio
- Descrição: A folha de alumínio especial pode reduzir efetivamente a resistência interna da bateria e melhorar a consistência da resistência interna.
- Efeito: Esta melhoria na consistência torna o desempenho da bateria mais estável sob diferentes condições operacionais, garantindo um desempenho mais confiável da bateria.
3. Melhoria da Função de Descarregamento de Alta Taxa da Bateria
Descrição: Após a seleção da folha de alumínio especial, a capacidade de descarga de alta taxa das baterias de lítio é significativamente melhorada, especialmente em condições de alta taxa (superior a 3C).
Efeito:
Capacidade de Descarregamento de Alta Taxa: Em condições de alta taxa, a capacidade de descarga é aumentada em mais de 15%.
Melhoria da Densidade Energética: Mesmo sob a mesma taxa, a folha de alumínio especial pode melhorar a densidade energética das baterias de lítio, aprimorando o desempenho geral da bateria.
Como Escolher Folha de Alumínio para Bateria de Alta Qualidade?
1. Qualidade da Superfície
A superfície da folha de alumínio deve ser uniforme, limpa, suave e livre de marcas de rolo visíveis, buracos, orifícios ou marcas de corrosão.
Não deve haver vincos, manchas ou linhas brilhantes, pois esses defeitos de laminação podem afetar a função e a aparência da folha de alumínio.
2. Uniformidade da Cor
A superfície da folha de alumínio deve ter uma cor uniforme para garantir consistência e estabilidade nas aplicações de bateria.
3. Ausência de Manchas de Óleo ou Odor
A superfície deve estar livre de manchas de óleo, e não deve haver cheiro forte de óleo ou manchas visíveis de óleo, pois manchas de óleo podem afetar a adesão e o desempenho da folha de alumínio.
4. Padrão de Tensão Superficial
A tensão superficial da folha de alumínio deve atender aos requisitos, com um mínimo de 32 dynes quando testada com um lápis de dyne. Baixa tensão superficial pode afetar a adesão do revestimento e o desempenho da bateria.