Алуминијумска фолија је метална подлога која се најчешће користи у новим енергетским батеријама, а разлог је физички, а не комерцијални. Алуминијум има густину од око 2,7 г/цм³, отприлике једну трећину од бакра, док његова електрична проводљивост достиже око 60% међународног стандарда жареног бакра. Поврх тога, танак природни оксидни филм се тренутно формира на површини и остаје стабилан на већину органских електролита унутар нормалног радног потенцијала катоде. Та три својства, мала маса, висока проводљивост и електрохемијска стабилност, су управо оно што је потребно колектору струје.
Где се алуминијумска фолија налази унутар нове енергетске ћелије
Нова енергетска батерија састављена је од четири основна функционална дела. Позитивна електрода чува наелектрисање, негативна електрода ослобађа наелектрисање, електролит преноси јоне између њих, а сепаратор држи електроде физички одвојене. Око овог језгра се налазе кућиште, терминали и систем управљања батеријом. Алуминијумска фолија је носилац позитивне електроде: активни прах (тернарни материјал, литијум гвожђе фосфат или оксид натријум прелазног метала) је премазан на обе стране фолије, осушен и каландран, а фолија затим сакупља електроне настале током пражњења и испоручује их на плочицу.
Пошто фолија лежи иза активног материјала, а не испред њега, она не доприноси сопственом капацитету, али одлучује колико ће се равномерно струја извлачити из премаза. Уједначена дебљина, ниска отпорност површине и чиста површина која се може квасити су стога функционални захтеви, а не маркетиншке тврдње.
Потрошња фолије по ћелијској хемији
Количина фолије коју батерија троши зависи од хемије, формата ћелије и густине енергије. Пракса израчунавања у индустрији користи цифру по гигават сату:
| Ћелијска хемија | Алуминијумска фолија по ГВх | Фолија кошта удео ћелије |
|---|---|---|
| трочлани (НЦМ / НЦА) | 300 - 450 t | око 1,5% - 2.0% |
| Литијум гвожђе фосфат (ЛФП) | 400 - 600 t | нешто изнад тернарног |
| Натријум{0}}јон | 700 - 1,000 t | око 5,0% |
ЛФП ћелијама је потребно више фолије од тернарних ћелија јер је њихова запреминска густина енергије мања, тако да се већа површина електроде мора обложити за исту ускладиштену енергију, а сваки квадратни метар електроде носи фолију на страни колектора струје. Натријум{1}}јонске ћелије нагло повлаче фигуру нагоре из другог разлога: натријум не реагује са алуминијумом на негативном потенцијалу електроде, тако да алуминијум може да служи као колектор и на позитивној и на негативној страни уместо бакра. То удвостручује садржај фолије у ћелији и подиже њен удео у трошковима ћелије на отприлике 5,0%.
Одабир дебљине и легуре
Мерач се бира углавном на основу захтева за снагом и процеса премаза који корисник покреће. Тања фолија смањује ћелијску масу и цену, али такође повећава електрични отпор и отежава облагање мреже без бора.
Потрошачке и 3Ц ћелије:углавном 9 µм до 11 µм.
Ћелије за складиштење енергије и енергије:углавном 12 µм до 15 µм.
Специјални дизајни високе стопе:веома мали део тржишта користи фолију изнад 15 µм.
Типичне легуре:1060, 1070 и 1235 алуминијум, испоручује се у меком (О) темпераменту са ваљаном, уљем опраном површином.
Фолија се испоручује у облику намотаја и урезана на ширину линије премаза купца. Пречник ролне, тип језгра, слобода спајања и квалитет ивица су договорени са произвођачем ћелија, јер једна ивица или пресавијена ивица могу поцепати мрежу премаза и зауставити линију сатима.
Стање површине: Влажење, равност и рупице
Маса за електроде је вискозна паста на бази растварача или на бази воде и она ће се равномерно раширити само на површини која се правилно влажи. Преостало уље за ваљање, оксидна прашина или адсорбована влага смањују квашење и стварају голе тачке, рупе у премазу и неравномерно пријањање након сушења. Добављачи стога оцењују фолију према квашењу, а највиши степен А+ је нормалан ниво прихватљивости за фолију за батерије.
Паралелно се контролишу још три параметра. Толеранција дебљине мора бити довољно чврста да размак премаза не помера преко намотаја од два километра. Равност мора бити довољно добра да мрежа не вијори кроз пећницу за сушење, што би изазвало таласање ивица и траке премаза. Број рупица мора бити низак, јер пролазна рупица у колектору струје ствара тачку високог отпора која може покренути локално загревање током брзог пуњења.
Натријум{0}}јонске ћелије и прелазак на две алуминијумске електроде
Хемија{0}}јона натријум-а је обично позиционирана за стационарно складиштење, где су цена по киловат сату и животни век циклуса важнији од гравиметријске густине енергије. Пошто обе електроде могу бити алуминијумске, ћелији више није потребан анодни колектор од бакарне фолије. То у потпуности уклања бакар из састава материјала и елиминише ризик снабдевања који је повезан са њим, док прихвата тежу ћелију. За инсталацију за складиштење, додатна тежина је ирелевантна, а поједностављени дизајн једног металног колектора такође смањује сложеност рециклирања, пошто паковање више не садржи мешани ток колектора бакра и алуминијума.
Одређивање фолије.Комплетна спецификација треба да утврди легуру и темперамент, номиналну дебљину и толеранцију, ширину намотаја и унутрашњи пречник, механичка својства након испоруке, степен влажења, максималан број рупица, границу чистоће површине и паковање потребно да би се калем одржао сувим и неоштећеним током транспорта. Тамо где се наводе механичка својства, вредности затезне чврстоће и издужења треба да се наведу у стварно испорученој темпераменту, пошто се својства мерена на лабораторијском узорку различите температуре не могу поредити. Купци би такође требало да се договоре о плану узорковања и методи тестирања која се користи за сваки параметар пре испоруке прве намотаје, јер квашење и резултати рупице зависе од методе.
ФАК
П: Која дебљина алуминијумске фолије се користи у литијум{0}}јонској батерији?
Потрошачке и 3Ц ћелије генерално користе фолију од 9 µм до 11 µм, док ћелије за складиштење енергије и енергије генерално користе 12 µм до 15 µм. Само мали део специјалних дизајна прелази 15 µм.
П: Зашто натријум{0}}јонска батерија користи много више алуминијумске фолије?
Натријум не реагује са алуминијумом на анодном потенцијалу, тако да се алуминијум може користити као колектор за обе електроде. Потрошња расте на око 700 - 1, 000 т по ГВх уместо 300 - 450 т за тернарну ћелију.
П: Које легуре алуминијума се користе за колекторе струје батерија?
1060, 1070 и 1235 су уобичајене класе, које се обично испоручују у меком О темперару са површином испраном уљем. Избор легуре зависи од проводљивости, формабилности и ширине завојнице коју ћелијска линија захтева.
П: Колики удео у цени ћелије представља алуминијумска фолија?
У литијум{0}}јонским ћелијама фолија чини отприлике 1,5% до 2,0% цене. У натријум-јонским ћелијама, где обе електроде користе алуминијум, удео расте на око 5,0%.
П: Да ли је батеријској фолији потребан површински премаз или третман?
У нормалној производњи се не наноси премаз. Захтев је чиста површина без уља са степеном влажења А+ тако да се талог електроде равномерно влажи, плус чврста толеранција дебљине, добра равност и мали број рупица.
П: Како се израчунава потрошња фолије за нову батерију?
Планери помноже планирани годишњи капацитет у ГВх са потрошњом по гигават сату одабране хемије, а затим додају износ отпада за губитке премазивања и сечења. То даје годишњу тонажу коју треба уговорити.
