Studi industri aluminium foil berlapis karbon-alasan ekspansi produksi skala besar
Daftar Isi
Pada saat ini industri baterai lithiumbaterai lithium-ion telah banyak digunakan dalam perangkat elektronik portabel, kendaraan energi baru dan pembangkit listrik penyimpanan energi, dll. Selain empat bahan utama yang penting, set Cairan adalah bagian penting dari baterai lithium, terhitung 10% hingga 13% dari total berat, berat ketebalannya, kinerja permukaan akan mempengaruhi kinerja baterai lithium.
Diantaranya, aluminium foil sebagai cairan pengumpul katoda, dengan terus tumbuhnya pengiriman baterai daya dan perluasan kapasitas produksi skala besar, permintaan pasar telah mempertahankan tren pertumbuhan yang signifikan. Sejak tahun ini, perusahaan baterai lithium besar dan perusahaan foil telah mulai melakukan ekspansi skala besar aluminium foil komposit kelas atas, yaitu, aluminium foil berlapis karbon.
Keuntungan dari aluminium foil berlapis karbon
Lapisan pasif pada permukaan aluminium foil dapat menghindari korosi elektrolit selama pengisian dan pengosongan, dan sering digunakan sebagai pengumpul katoda untuk mencocokkan LiCoO2, lithium manganat, bahan terner dan LiFePO4, dll.
Namun, aluminium foil konvensional biasanya memiliki keterbatasan sebagai berikut.
Area kontak terbatas dengan bahan positif pada lembar elektroda, yang mempengaruhi resistansi internal lembar elektroda positif.
Kekuatan ikatan yang terbatas dengan bahan pengikat dan bahan aktif, yang menyebabkan ikatan longgar antara bahan partikel dan bubuk mudah jatuh karena perubahan volume elektroda yang konstan selama pengisian dan pengosongan siklik, yang mengakibatkan penurunan kapasitas dan masa pakai baterai dengan cepat.
Produk dekomposisi oksidasi elektrolit terjadi pada permukaan reaksi elektrokimia, yang menyebabkan dan mempercepat korosi aluminium foil. Oleh karena itu, tren aplikasi baterai kelas atas, terutama baterai lithium terner adalah kebutuhan untuk modifikasi aluminium foil.
Metode utama modifikasi aluminium foil adalah sebagai berikut.
Perlakuan permukaan (etsa kimia, etsa elektrokimia, anodisasi DC, perlakuan korona)
Struktur berpori 3D (struktur busa, struktur nanoribbon, mekanisme nanocone, mekanisme tenunan serat).
Perawatan modifikasi komposit.
Di antara mereka, pelapisan permukaan karbon adalah metode modifikasi yang umum untuk aluminium foil.
Aluminium foil berlapis karbon adalah bahan yang digunakan untuk kolektor katoda baterai lithium-ion setelah menambahkan lapisan pelapis karbon ke permukaan aluminium foil. Serbuk karbon dicampur dengan bahan pembentuk film, pelarut dan bahan pembantu tertentu untuk membentuk bubur dan kemudian dilapisi pada permukaan aluminium foil, membentuk lapisan lapisan karbon yang padat setelah dikeringkan.
Dibandingkan dengan aluminium foil kosong, aluminium foil berlapis karbon meningkatkan konduktivitas listrik dari lembaran elektroda positif dan dapat mengurangi resistansi internal baterai. Sebagai contoh, lithium iron phosphate itu sendiri memiliki konduktivitas listrik yang buruk dan tidak memiliki jembatan untuk mentransfer elektron antara itu dan aluminium foil yang ringan. Setelah perawatan berlapis karbon, aluminium foil berlapis karbon dapat memainkan peran sebagai jembatan untuk mengikat erat bahan aktif katoda ke aluminium foil dan menyematkan partikel satu sama lain, sehingga meningkatkan konduktivitas listrik lembaran katoda dan pada akhirnya mengurangi resistansi internal baterai.
Selain itu, aluminium foil berlapis karbon dapat membuat permukaan aluminium foil cekung dan cembung secara seragam, meningkatkan area kontak antara bahan aktif dalam elektrolit dan cairan pengumpul katoda, sehingga mentransfer elektron lebih cepat dan mengumpulkan arus saat mengisi daya dan pemakaian dengan cepat pada arus tinggi, yang dapat meningkatkan kinerja pengisian daya dan pemakaian pengganda baterai dan membantu baterai lithium meningkatkan efisiensinya dan beradaptasi dengan pengisian daya cepat pengganda yang besar.
Keuntungannya adalah:
Menurunkan impedansi antarmuka cairan kolektor, mengurangi polarisasi dan meningkatkan masa pakai dan kinerja pengganda.
Meningkatkan daya rekat bahan aktif dan cairan pengumpul, mengurangi jumlah pengikat, dan menurunkan biaya produksi.
Mencegah cairan kolektor dari korosi dan oksidasi, dan memperpanjang umur sel.
Singkatnya, aluminium foil berlapis karbon memiliki kemampuan untuk meningkatkan kepadatan energi baterai, menghambat polarisasi baterai, mengurangi resistansi internal baterai, meningkatkan masa pakai baterai, dan saat ini terutama digunakan dalam baterai lithium besi fosfat. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan persyaratan kepadatan energi baterai meningkat, permintaan pasar aluminium foil berlapis karbon terus meningkat, hampir 90% dari baterai lithium daya saat ini telah menggunakan aluminium foil berlapis karbon.
Pengembangan aluminium foil berlapis karbon
Penghalang inti dari aluminium foil berlapis karbon terletak pada formulasi lapisan konduktif, yaitu produsen perlu menghasilkan lapisan fungsional dengan kinerja yang stabil, ketahanan tegangan, ketahanan korosi elektrolit / asam fluorida, dan konduktivitas listrik yang tinggi, dan melapisinya secara seragam pada permukaan aluminium foil.
Pelapis konduktif dibagi menjadi pelapis konduktif intrinsik dan pelapis konduktif pengisi, pelapis konduktif intrinsik adalah penggunaan bahan polimer konduktif mereka sendiri, ada kesulitan pemrosesan, struktur konjugasi rentan terhadap kerusakan dan biaya produksi dan kekurangan lainnya, sulit untuk aplikasi skala besar; pelapis konduktif pengisi adalah pengisi konduktif (seperti pengisi logam, bahan karbon) dan bahan pembentuk film, pelarut dan aditif serta pelapis yang bercampur bersama lainnya, industrialisasi saat ini dari lapisan karbon utama.
Pada pelapis konduktif berbasis karbon, grafit digunakan dalam kombinasi dengan karbon hitam untuk pemrosesan dan konduktivitas yang lebih baik; graphene sering ditambahkan ke pelapis untuk meningkatkan konduktivitas dan meningkatkan ketahanan gores dan fleksibilitas. Selain itu, sebagai pengisi, biasanya pengisi serpihan memiliki konduktivitas yang lebih baik daripada pengisi bola, sedangkan tabung nano karbon dengan rasio aspek yang lebih besar memiliki konduktivitas yang optimal.
Biasanya pasta karbon konduktif terdiri dari bahan karbon, bahan pembentuk film, pelarut dan aditif, bahan pembentuk film adalah akrilik, poliuretan, epoksi, poliester dan resin alkid dan pengikat umum lainnya, untuk meningkatkan sifat pembentuk film, bahan pembentuk film sering digunakan bersama dengan bahan penghubung silang yang sesuai; pelarut adalah pelarut resin yang sebenarnya, dengan tingkat keterbasahan bahan karbon tertentu. Dan untuk memenuhi permintaan pasar yang ramah lingkungan dan aman, pasta konduktif berbasis air menjadi tren penelitian yang hangat.
Status pasar aluminium foil berlapis karbon
Di pasar global, pasar konsumen aluminium foil berlapis karbon terutama terkonsentrasi di Amerika Utara, Eropa, Cina dan Jepang serta negara dan wilayah lain dengan sistem pengembangan industri yang lebih lengkap, di mana skala produksi aluminium foil berlapis karbon China dan Jepang menempati peringkat di antara yang terdepan di dunia. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan ekonomi Asia Tenggara, serta industri global di timur, Malaysia, Indonesia, Thailand, dan negara-negara Asia Tenggara lainnya, tingkat pertumbuhan permintaan pasar aluminium foil berlapis karbon meningkat, potensi pengembangan pasar di masa depan.
Konsentrasi pasar aluminium foil berlapis karbon global tinggi, saat ini produsen aluminium foil berlapis karbon terutama berlokasi di Jepang, Cina dan kawasan Asia-Pasifik lainnya. biaya pemrosesan aluminium foil berlapis karbon tinggi, adalah aluminium foil lithium biasa 2-3 kali. Dalam beberapa tahun terakhir, seiring dengan kepadatan baterai lithium hilir, pasar untuk biaya aluminium foil berlapis karbon, kualitas, kinerja, spesifikasi, dan persyaratan lain yang lebih tinggi, di perusahaan terkait secara aktif meningkatkan, spesifikasi aluminium foil berlapis karbon secara bertahap meningkat, fungsi yang lebih kaya.
Dalam jangka panjang, industri aluminium foil berlapis karbon akan terus melakukan diversifikasi, kinerja tinggi, fungsionalisasi, peningkatan arah perlindungan lingkungan, teknologi pemrosesannya akan dioptimalkan lebih lanjut, sementara peningkatan permintaan pasar, juga akan mendorong pengembangan aluminium foil berlapis karbon ke kinerja tinggi, arah fungsionalisasi.
Studi industri aluminium foil berlapis karbon-alasan ekspansi produksi skala besar
Pada saat ini industri baterai lithiumbaterai lithium-ion telah banyak digunakan dalam perangkat elektronik portabel, kendaraan energi baru dan pembangkit listrik penyimpanan energi, dll. Selain empat bahan utama yang penting, set Cairan adalah bagian penting dari baterai lithium, terhitung 10% hingga 13% dari total berat, berat ketebalannya, kinerja permukaan akan mempengaruhi kinerja baterai lithium.
Diantaranya, aluminium foil sebagai cairan pengumpul katoda, dengan terus tumbuhnya pengiriman baterai daya dan perluasan kapasitas produksi skala besar, permintaan pasar telah mempertahankan tren pertumbuhan yang signifikan. Sejak tahun ini, perusahaan baterai lithium besar dan perusahaan foil telah mulai melakukan ekspansi skala besar aluminium foil komposit kelas atas, yaitu, aluminium foil berlapis karbon.
Keuntungan dari aluminium foil berlapis karbon
Lapisan pasif pada permukaan aluminium foil dapat menghindari korosi elektrolit selama pengisian dan pengosongan, dan sering digunakan sebagai pengumpul katoda untuk mencocokkan LiCoO2, lithium manganat, bahan terner dan LiFePO4, dll.
Namun, aluminium foil konvensional biasanya memiliki keterbatasan sebagai berikut.
Area kontak terbatas dengan bahan positif pada lembar elektroda, yang mempengaruhi resistansi internal lembar elektroda positif.
Kekuatan ikatan yang terbatas dengan bahan pengikat dan bahan aktif, yang menyebabkan ikatan longgar antara bahan partikel dan bubuk mudah jatuh karena perubahan volume elektroda yang konstan selama pengisian dan pengosongan siklik, yang mengakibatkan penurunan kapasitas dan masa pakai baterai dengan cepat.
Produk dekomposisi oksidasi elektrolit terjadi pada permukaan reaksi elektrokimia, yang menyebabkan dan mempercepat korosi aluminium foil. Oleh karena itu, tren aplikasi baterai kelas atas, terutama baterai lithium terner adalah kebutuhan untuk modifikasi aluminium foil.
Metode utama modifikasi aluminium foil adalah sebagai berikut.
Perlakuan permukaan (etsa kimia, etsa elektrokimia, anodisasi DC, perlakuan korona)
Pelapis konduktif (karbon berlapis permukaan, pelapis graphene, pelapis tabung nano karbon, pelapis komposit)
Struktur berpori 3D (struktur busa, struktur nanoribbon, mekanisme nanocone, mekanisme tenunan serat).
Perawatan modifikasi komposit.
Di antara mereka, pelapisan permukaan karbon adalah metode modifikasi yang umum untuk aluminium foil.
Aluminium foil berlapis karbon adalah bahan yang digunakan untuk kolektor katoda baterai lithium-ion setelah menambahkan lapisan pelapis karbon ke permukaan aluminium foil. Serbuk karbon dicampur dengan bahan pembentuk film, pelarut dan bahan pembantu tertentu untuk membentuk bubur dan kemudian dilapisi pada permukaan aluminium foil, membentuk lapisan lapisan karbon yang padat setelah dikeringkan.
Dibandingkan dengan aluminium foil kosong, aluminium foil berlapis karbon meningkatkan konduktivitas listrik dari lembaran elektroda positif dan dapat mengurangi resistansi internal baterai. Sebagai contoh, lithium iron phosphate itu sendiri memiliki konduktivitas listrik yang buruk dan tidak memiliki jembatan untuk mentransfer elektron antara itu dan aluminium foil yang ringan. Setelah perawatan berlapis karbon, aluminium foil berlapis karbon dapat memainkan peran sebagai jembatan untuk mengikat erat bahan aktif katoda ke aluminium foil dan menyematkan partikel satu sama lain, sehingga meningkatkan konduktivitas listrik lembaran katoda dan pada akhirnya mengurangi resistansi internal baterai.
Selain itu, aluminium foil berlapis karbon dapat membuat permukaan aluminium foil cekung dan cembung secara seragam, meningkatkan area kontak antara bahan aktif dalam elektrolit dan cairan pengumpul katoda, sehingga mentransfer elektron lebih cepat dan mengumpulkan arus saat mengisi daya dan pemakaian dengan cepat pada arus tinggi, yang dapat meningkatkan kinerja pengisian daya dan pemakaian pengganda baterai dan membantu baterai lithium meningkatkan efisiensinya dan beradaptasi dengan pengisian daya cepat pengganda yang besar.
Keuntungannya adalah:
Menurunkan impedansi antarmuka cairan kolektor, mengurangi polarisasi dan meningkatkan masa pakai dan kinerja pengganda.
Meningkatkan daya rekat bahan aktif dan cairan pengumpul, mengurangi jumlah pengikat, dan menurunkan biaya produksi.
Mencegah cairan kolektor dari korosi dan oksidasi, dan memperpanjang umur sel.
Singkatnya, aluminium foil berlapis karbon memiliki kemampuan untuk meningkatkan kepadatan energi baterai, menghambat polarisasi baterai, mengurangi resistansi internal baterai, meningkatkan masa pakai baterai, dan saat ini terutama digunakan dalam baterai lithium besi fosfat. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan persyaratan kepadatan energi baterai meningkat, permintaan pasar aluminium foil berlapis karbon terus meningkat, hampir 90% dari baterai lithium daya saat ini telah menggunakan aluminium foil berlapis karbon.
Pengembangan aluminium foil berlapis karbon
Penghalang inti dari aluminium foil berlapis karbon terletak pada formulasi lapisan konduktif, yaitu produsen perlu menghasilkan lapisan fungsional dengan kinerja yang stabil, ketahanan tegangan, ketahanan korosi elektrolit / asam fluorida, dan konduktivitas listrik yang tinggi, dan melapisinya secara seragam pada permukaan aluminium foil.
Pelapis konduktif dibagi menjadi pelapis konduktif intrinsik dan pelapis konduktif pengisi, pelapis konduktif intrinsik adalah penggunaan bahan polimer konduktif mereka sendiri, ada kesulitan pemrosesan, struktur konjugasi rentan terhadap kerusakan dan biaya produksi dan kekurangan lainnya, sulit untuk aplikasi skala besar; pelapis konduktif pengisi adalah pengisi konduktif (seperti pengisi logam, bahan karbon) dan bahan pembentuk film, pelarut dan aditif serta pelapis yang bercampur bersama lainnya, industrialisasi saat ini dari lapisan karbon utama.
Pada pelapis konduktif berbasis karbon, grafit digunakan dalam kombinasi dengan karbon hitam untuk pemrosesan dan konduktivitas yang lebih baik; graphene sering ditambahkan ke pelapis untuk meningkatkan konduktivitas dan meningkatkan ketahanan gores dan fleksibilitas. Selain itu, sebagai pengisi, biasanya pengisi serpihan memiliki konduktivitas yang lebih baik daripada pengisi bola, sedangkan tabung nano karbon dengan rasio aspek yang lebih besar memiliki konduktivitas yang optimal.
Biasanya pasta karbon konduktif terdiri dari bahan karbon, bahan pembentuk film, pelarut dan aditif, bahan pembentuk film adalah akrilik, poliuretan, epoksi, poliester dan resin alkid dan pengikat umum lainnya, untuk meningkatkan sifat pembentuk film, bahan pembentuk film sering digunakan bersama dengan bahan penghubung silang yang sesuai; pelarut adalah pelarut resin yang sebenarnya, dengan tingkat keterbasahan bahan karbon tertentu. Dan untuk memenuhi permintaan pasar yang ramah lingkungan dan aman, pasta konduktif berbasis air menjadi tren penelitian yang hangat.
Status pasar aluminium foil berlapis karbon
Di pasar global, pasar konsumen aluminium foil berlapis karbon terutama terkonsentrasi di Amerika Utara, Eropa, Cina dan Jepang serta negara dan wilayah lain dengan sistem pengembangan industri yang lebih lengkap, di mana skala produksi aluminium foil berlapis karbon China dan Jepang menempati peringkat di antara yang terdepan di dunia. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan ekonomi Asia Tenggara, serta industri global di timur, Malaysia, Indonesia, Thailand, dan negara-negara Asia Tenggara lainnya, tingkat pertumbuhan permintaan pasar aluminium foil berlapis karbon meningkat, potensi pengembangan pasar di masa depan.
Konsentrasi pasar aluminium foil berlapis karbon global tinggi, saat ini produsen aluminium foil berlapis karbon terutama berlokasi di Jepang, Cina dan kawasan Asia-Pasifik lainnya. biaya pemrosesan aluminium foil berlapis karbon tinggi, adalah aluminium foil lithium biasa 2-3 kali. Dalam beberapa tahun terakhir, seiring dengan kepadatan baterai lithium hilir, pasar untuk biaya aluminium foil berlapis karbon, kualitas, kinerja, spesifikasi, dan persyaratan lain yang lebih tinggi, di perusahaan terkait secara aktif meningkatkan, spesifikasi aluminium foil berlapis karbon secara bertahap meningkat, fungsi yang lebih kaya.
Dalam jangka panjang, industri aluminium foil berlapis karbon akan terus melakukan diversifikasi, kinerja tinggi, fungsionalisasi, peningkatan arah perlindungan lingkungan, teknologi pemrosesannya akan dioptimalkan lebih lanjut, sementara peningkatan permintaan pasar, juga akan mendorong pengembangan aluminium foil berlapis karbon ke kinerja tinggi, arah fungsionalisasi.