Étude de l'industrie des feuilles d'aluminium revêtues de carbone - raisons de l'expansion de la production à grande échelle
Table des matières
Dans l'actuelle l'industrie des piles au lithiumLes batteries lithium-ion ont été largement utilisées dans les appareils électroniques portables, les véhicules à énergie nouvelle et les centrales de stockage d'énergie, etc. En plus des quatre matériaux principaux, le fluide de l'ensemble est une partie importante de la batterie au lithium, représentant 10% à 13% du poids total, son épaisseur, son poids, la performance de la surface affecteront la performance des batteries au lithium.
Parmi eux, la feuille d'aluminium en tant que fluide collecteur de cathode, avec la croissance continue des livraisons de piles électriques et l'expansion à grande échelle de la capacité de production, la demande du marché a maintenu une tendance à la croissance significative. Depuis cette année, les principales entreprises de batteries au lithium et de feuilles d'aluminium ont commencé à procéder à une expansion à grande échelle des feuilles d'aluminium composites haut de gamme, feuille d'aluminium revêtue de carbone.
Avantages de la feuille d'aluminium revêtue de carbone
La couche de passivation à la surface de la feuille d'aluminium peut éviter la corrosion de l'électrolyte pendant la charge et la décharge, et elle est souvent utilisée comme collecteur de cathode pour correspondre à LiCoO2, au manganate de lithium, aux matériaux ternaires et à LiFePO4, etc.
Cependant, la feuille d'aluminium conventionnelle présente généralement les limitations suivantes.
● Zone de contact limitée avec le matériau positif de la feuille d'électrode, ce qui affecte la résistance interne de la feuille d'électrode positive.
● Une force de liaison limitée avec le liant et le matériau actif, qui entraîne une liaison lâche entre les matériaux particulaires et une chute facile de la poudre en raison des changements constants du volume de l'électrode pendant la charge et la décharge cycliques, ce qui entraîne une diminution rapide de la capacité de la batterie et de la durée de vie du cycle.
● Les produits de décomposition d'oxydation de l'électrolyte se produisent à la surface de la réaction électrochimique, ce qui entraîne et accélère la corrosion de la feuille d'aluminium. Par conséquent, la tendance d'application des batteries haut de gamme, en particulier. pile ternaire au lithium est la nécessité de modifier la feuille d'aluminium.
Les principales méthodes de modification de la feuille d'aluminium sont les suivantes.
● Revêtements conducteurs (carbone revêtu en surface, revêtement de graphène, revêtement de nanotubes de carbone, revêtement composite).
● Structure poreuse 3D (structure en mousse, structure en nanorubans, mécanisme de nanocône, mécanisme de tissage de fibres).
● Traitement de modification des composites.
Parmi elles, le revêtement de surface en carbone est une méthode de modification courante pour les feuilles d'aluminium.
La feuille d'aluminium recouverte de carbone est un matériau utilisé pour le collecteur de cathode des batteries lithium-ion après l'ajout d'une couche de carbone à la surface de la feuille d'aluminium. La poudre de carbone est mélangée à certains agents filmogènes, solvants et auxiliaires pour former une boue, puis elle est appliquée sur la surface de la feuille d'aluminium, formant une couche de carbone dense après séchage.
Par rapport à la feuille d'aluminium vierge, la feuille d'aluminium revêtue de carbone améliore la conductivité électrique de la feuille d'électrode positive et peut réduire la résistance interne de la batterie. Par exemple, le phosphate de fer lithié a lui-même une mauvaise conductivité électrique et ne dispose pas d'un pont pour transférer les électrons entre lui et la feuille d'aluminium légère. Après le traitement au carbone, la feuille d'aluminium revêtue de carbone peut jouer le rôle de pont pour lier étroitement le matériau actif de la cathode à la feuille d'aluminium et encastrer les particules les unes dans les autres, améliorant ainsi la conductivité électrique de la feuille de cathode et réduisant finalement la résistance interne de la batterie.
En outre, la feuille d'aluminium revêtue de carbone peut rendre la surface de la feuille d'aluminium uniformément concave et convexe, augmentant la zone de contact entre le matériau actif dans l'électrolyte et le liquide collecteur de la cathode, transférant ainsi les électrons plus rapidement et collectant le courant lors de la charge et de la décharge rapide à un courant élevé, ce qui peut améliorer les performances de charge et de décharge du multiplicateur de batterie et aider les batteries au lithium à améliorer leur efficacité et à s'adapter à la charge rapide du multiplicateur de grande taille.
Les avantages sont les suivants :
● L'abaissement de l'impédance interfaciale du fluide collecteur, réduisant la polarisation et améliorant la durée de vie du cycle et les performances du multiplicateur.
● Améliorer l'adhérence de la matière active et du fluide collecteur, réduire la quantité de liant et diminuer le coût de production.
● Prévenir le liquide collecteur de la corrosion et de l'oxydation, et prolonger la durée de vie de la cellule.
En résumé, la feuille d'aluminium revêtue de carbone a la capacité d'améliorer la densité énergétique de la batterie, d'inhiber la polarisation de la batterie, de réduire la résistance interne de la batterie, d'augmenter la durée de vie de la batterie, et est actuellement principalement utilisée dans les batteries lithium-fer-phosphate. Ces dernières années, avec l'amélioration des exigences en matière de densité énergétique des batteries, la demande du marché des feuilles d'aluminium revêtues de carbone continue à augmenter, près de 90% des batteries au lithium actuelles ont utilisé des feuilles d'aluminium revêtues de carbone.
Développement d'une feuille d'aluminium revêtue de carbone
La barrière principale de la feuille d'aluminium revêtue de carbone réside dans la formulation du revêtement conducteur, c'est-à-dire que le fabricant doit produire un revêtement fonctionnel aux performances stables, à la résistance à la tension, à la résistance à la corrosion par l'électrolyte/l'acide fluorhydrique et à la conductivité électrique élevée, et l'appliquer uniformément sur la surface de la feuille d'aluminium.
Les revêtements conducteurs se divisent en revêtements conducteurs intrinsèques et en revêtements conducteurs de charge : les revêtements conducteurs intrinsèques utilisent leurs propres matériaux polymères conducteurs ; ils présentent des difficultés de traitement, la structure conjuguée est vulnérable aux dommages, les coûts de fabrication et d'autres défauts, et il est difficile de les appliquer à grande échelle ; les revêtements conducteurs de charge sont des charges conductrices (telles que des charges métalliques, des matériaux en carbone) et des agents de formation de film, des solvants, des additifs et d'autres revêtements mélangés ; l'industrialisation actuelle des principaux revêtements en carbone.
Dans les revêtements conducteurs à base de carbone, le graphite est utilisé en combinaison avec le noir de carbone pour améliorer le traitement et la conductivité ; le graphène est souvent ajouté au revêtement pour améliorer la conductivité et augmenter la résistance aux rayures et la flexibilité. En outre, en tant que charges, les charges en flocons ont généralement une meilleure conductivité que les charges sphériques, tandis que les nanotubes de carbone avec des rapports d'aspect plus importants ont une conductivité optimale.
Les agents de formation de film sont des résines acryliques, polyuréthanes, époxy, polyester et alkydes, ainsi que d'autres liants courants. Afin d'augmenter les propriétés de formation de film, les agents de formation de film sont souvent utilisés en conjonction avec les agents de réticulation correspondants ; les solvants sont de véritables solvants de résines, avec un certain degré de mouillabilité du matériau de carbone. Afin de répondre à la demande d'un marché écologique et sûr, les pâtes conductrices à base d'eau sont devenues une tendance brûlante de la recherche.
Situation du marché des feuilles d'aluminium revêtues de carbone
Sur le marché mondial, le marché des feuilles d'aluminium revêtues de carbone est principalement concentré en Amérique du Nord, en Europe, en Chine, au Japon et dans d'autres pays et régions dotés d'un système de développement industriel plus complet, dont l'échelle de production des feuilles d'aluminium revêtues de carbone de la Chine et du Japon se situe au premier rang mondial. Ces dernières années, avec le développement économique de l'Asie du Sud-Est, ainsi que l'industrie mondiale vers l'Est, la Malaisie, l'Indonésie, la Thaïlande et d'autres pays d'Asie du Sud-Est, le taux de croissance de la demande du marché de la feuille d'aluminium à revêtement carbone s'est accéléré, le potentiel de développement futur du marché.
La concentration du marché mondial des feuilles d'aluminium revêtues de carbone est élevée, les fabricants de feuilles d'aluminium revêtues de carbone se trouvent principalement au Japon, en Chine et dans d'autres régions de l'Asie-Pacifique. Les coûts de traitement des feuilles d'aluminium revêtues de carbone sont élevés, soit 2 à 3 fois ceux des feuilles d'aluminium au lithium ordinaires. Ces dernières années, avec la densité des batteries au lithium en aval, le marché des feuilles d'aluminium revêtues de carbone a des exigences plus élevées en matière de coût, de qualité, de performance, de spécifications et autres. Les entreprises concernées s'améliorent activement, les spécifications des feuilles d'aluminium revêtues de carbone augmentent progressivement, la fonction s'enrichit.
À long terme, l'industrie des feuilles d'aluminium revêtues de carbone continuera à se diversifier, à améliorer ses performances, sa fonctionnalisation et sa protection de l'environnement, à optimiser davantage sa technologie de traitement, tandis que l'amélioration de la demande du marché entraînera également le développement des feuilles d'aluminium revêtues de carbone vers des performances élevées et la fonctionnalisation.
Étude de l'industrie des feuilles d'aluminium revêtues de carbone - raisons de l'expansion de la production à grande échelle
Dans l'actuelle l'industrie des piles au lithiumLes batteries lithium-ion ont été largement utilisées dans les appareils électroniques portables, les véhicules à énergie nouvelle et les centrales de stockage d'énergie, etc. En plus des quatre matériaux principaux, le fluide de l'ensemble est une partie importante de la batterie au lithium, représentant 10% à 13% du poids total, son épaisseur, son poids, la performance de la surface affecteront la performance des batteries au lithium.
Parmi eux, la feuille d'aluminium en tant que fluide collecteur de cathode, avec la croissance continue des livraisons de piles électriques et l'expansion à grande échelle de la capacité de production, la demande du marché a maintenu une tendance à la croissance significative. Depuis cette année, les principales entreprises de batteries au lithium et de feuilles d'aluminium ont commencé à procéder à une expansion à grande échelle des feuilles d'aluminium composites haut de gamme, feuille d'aluminium revêtue de carbone.
Avantages de la feuille d'aluminium revêtue de carbone
La couche de passivation à la surface de la feuille d'aluminium peut éviter la corrosion de l'électrolyte pendant la charge et la décharge, et elle est souvent utilisée comme collecteur de cathode pour correspondre à LiCoO2, au manganate de lithium, aux matériaux ternaires et à LiFePO4, etc.
Cependant, la feuille d'aluminium conventionnelle présente généralement les limitations suivantes.
● Zone de contact limitée avec le matériau positif de la feuille d'électrode, ce qui affecte la résistance interne de la feuille d'électrode positive.
● Une force de liaison limitée avec le liant et le matériau actif, qui entraîne une liaison lâche entre les matériaux particulaires et une chute facile de la poudre en raison des changements constants du volume de l'électrode pendant la charge et la décharge cycliques, ce qui entraîne une diminution rapide de la capacité de la batterie et de la durée de vie du cycle.
● Les produits de décomposition d'oxydation de l'électrolyte se produisent à la surface de la réaction électrochimique, ce qui entraîne et accélère la corrosion de la feuille d'aluminium. Par conséquent, la tendance d'application des batteries haut de gamme, en particulier. pile ternaire au lithium est la nécessité de modifier la feuille d'aluminium.
Les principales méthodes de modification de la feuille d'aluminium sont les suivantes.
● Traitement de surface (gravure chimique, gravure électrochimique, anodisation DC, traitement corona).
● Revêtements conducteurs (carbone revêtu en surface, revêtement de graphène, revêtement de nanotubes de carbone, revêtement composite).
● Structure poreuse 3D (structure en mousse, structure en nanorubans, mécanisme de nanocône, mécanisme de tissage de fibres).
● Traitement de modification des composites.
Parmi elles, le revêtement de surface en carbone est une méthode de modification courante pour les feuilles d'aluminium.
La feuille d'aluminium recouverte de carbone est un matériau utilisé pour le collecteur de cathode des batteries lithium-ion après l'ajout d'une couche de carbone à la surface de la feuille d'aluminium. La poudre de carbone est mélangée à certains agents filmogènes, solvants et auxiliaires pour former une boue, puis elle est appliquée sur la surface de la feuille d'aluminium, formant une couche de carbone dense après séchage.
Par rapport à la feuille d'aluminium vierge, la feuille d'aluminium revêtue de carbone améliore la conductivité électrique de la feuille d'électrode positive et peut réduire la résistance interne de la batterie. Par exemple, le phosphate de fer lithié a lui-même une mauvaise conductivité électrique et ne dispose pas d'un pont pour transférer les électrons entre lui et la feuille d'aluminium légère. Après le traitement au carbone, la feuille d'aluminium revêtue de carbone peut jouer le rôle de pont pour lier étroitement le matériau actif de la cathode à la feuille d'aluminium et encastrer les particules les unes dans les autres, améliorant ainsi la conductivité électrique de la feuille de cathode et réduisant finalement la résistance interne de la batterie.
En outre, la feuille d'aluminium revêtue de carbone peut rendre la surface de la feuille d'aluminium uniformément concave et convexe, augmentant la zone de contact entre le matériau actif dans l'électrolyte et le liquide collecteur de la cathode, transférant ainsi les électrons plus rapidement et collectant le courant lors de la charge et de la décharge rapide à un courant élevé, ce qui peut améliorer les performances de charge et de décharge du multiplicateur de batterie et aider les batteries au lithium à améliorer leur efficacité et à s'adapter à la charge rapide du multiplicateur de grande taille.
Les avantages sont les suivants :
● L'abaissement de l'impédance interfaciale du fluide collecteur, réduisant la polarisation et améliorant la durée de vie du cycle et les performances du multiplicateur.
● Améliorer l'adhérence de la matière active et du fluide collecteur, réduire la quantité de liant et diminuer le coût de production.
● Prévenir le liquide collecteur de la corrosion et de l'oxydation, et prolonger la durée de vie de la cellule.
En résumé, la feuille d'aluminium revêtue de carbone a la capacité d'améliorer la densité énergétique de la batterie, d'inhiber la polarisation de la batterie, de réduire la résistance interne de la batterie, d'augmenter la durée de vie de la batterie, et est actuellement principalement utilisée dans les batteries lithium-fer-phosphate. Ces dernières années, avec l'amélioration des exigences en matière de densité énergétique des batteries, la demande du marché des feuilles d'aluminium revêtues de carbone continue à augmenter, près de 90% des batteries au lithium actuelles ont utilisé des feuilles d'aluminium revêtues de carbone.
Développement d'une feuille d'aluminium revêtue de carbone
La barrière principale de la feuille d'aluminium revêtue de carbone réside dans la formulation du revêtement conducteur, c'est-à-dire que le fabricant doit produire un revêtement fonctionnel aux performances stables, à la résistance à la tension, à la résistance à la corrosion par l'électrolyte/l'acide fluorhydrique et à la conductivité électrique élevée, et l'appliquer uniformément sur la surface de la feuille d'aluminium.
Les revêtements conducteurs se divisent en revêtements conducteurs intrinsèques et en revêtements conducteurs de charge : les revêtements conducteurs intrinsèques utilisent leurs propres matériaux polymères conducteurs ; ils présentent des difficultés de traitement, la structure conjuguée est vulnérable aux dommages, les coûts de fabrication et d'autres défauts, et il est difficile de les appliquer à grande échelle ; les revêtements conducteurs de charge sont des charges conductrices (telles que des charges métalliques, des matériaux en carbone) et des agents de formation de film, des solvants, des additifs et d'autres revêtements mélangés ; l'industrialisation actuelle des principaux revêtements en carbone.
Dans les revêtements conducteurs à base de carbone, le graphite est utilisé en combinaison avec le noir de carbone pour améliorer le traitement et la conductivité ; le graphène est souvent ajouté au revêtement pour améliorer la conductivité et augmenter la résistance aux rayures et la flexibilité. En outre, en tant que charges, les charges en flocons ont généralement une meilleure conductivité que les charges sphériques, tandis que les nanotubes de carbone avec des rapports d'aspect plus importants ont une conductivité optimale.
Les agents de formation de film sont des résines acryliques, polyuréthanes, époxy, polyester et alkydes, ainsi que d'autres liants courants. Afin d'augmenter les propriétés de formation de film, les agents de formation de film sont souvent utilisés en conjonction avec les agents de réticulation correspondants ; les solvants sont de véritables solvants de résines, avec un certain degré de mouillabilité du matériau de carbone. Afin de répondre à la demande d'un marché écologique et sûr, les pâtes conductrices à base d'eau sont devenues une tendance brûlante de la recherche.
Situation du marché des feuilles d'aluminium revêtues de carbone
Sur le marché mondial, le marché des feuilles d'aluminium revêtues de carbone est principalement concentré en Amérique du Nord, en Europe, en Chine, au Japon et dans d'autres pays et régions dotés d'un système de développement industriel plus complet, dont l'échelle de production des feuilles d'aluminium revêtues de carbone de la Chine et du Japon se situe au premier rang mondial. Ces dernières années, avec le développement économique de l'Asie du Sud-Est, ainsi que l'industrie mondiale vers l'Est, la Malaisie, l'Indonésie, la Thaïlande et d'autres pays d'Asie du Sud-Est, le taux de croissance de la demande du marché de la feuille d'aluminium à revêtement carbone s'est accéléré, le potentiel de développement futur du marché.
La concentration du marché mondial des feuilles d'aluminium revêtues de carbone est élevée, les fabricants de feuilles d'aluminium revêtues de carbone se trouvent principalement au Japon, en Chine et dans d'autres régions de l'Asie-Pacifique. Les coûts de traitement des feuilles d'aluminium revêtues de carbone sont élevés, soit 2 à 3 fois ceux des feuilles d'aluminium au lithium ordinaires. Ces dernières années, avec la densité des batteries au lithium en aval, le marché des feuilles d'aluminium revêtues de carbone a des exigences plus élevées en matière de coût, de qualité, de performance, de spécifications et autres. Les entreprises concernées s'améliorent activement, les spécifications des feuilles d'aluminium revêtues de carbone augmentent progressivement, la fonction s'enrichit.
À long terme, l'industrie des feuilles d'aluminium revêtues de carbone continuera à se diversifier, à améliorer ses performances, sa fonctionnalisation et sa protection de l'environnement, à optimiser davantage sa technologie de traitement, tandis que l'amélioration de la demande du marché entraînera également le développement des feuilles d'aluminium revêtues de carbone vers des performances élevées et la fonctionnalisation.