Дослідження галузі алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям - причини масштабного розширення виробництва

У поточному Промисловість літієвих батарейлітій-іонні акумулятори широко використовуються в портативних електронних пристроях, нових енергетичних транспортних засобах та електростанціях для зберігання енергії тощо. На додаток до важливих чотирьох основних матеріалів, набір рідини є важливою частиною літієвої батареї, на яку припадає від 10% до 13% загальної ваги, її товщина, поверхневі характеристики впливатимуть на продуктивність літієвих акумуляторів.

Серед них алюмінієва фольга як рідина катодного колектора, з постійним зростанням поставок акумуляторних батарей та масштабним розширенням виробничих потужностей, попит на ринку зберігає значну тенденцію до зростання. З цього року великі компанії з виробництва літієвих батарей та компанії з виробництва фольги почали здійснювати масштабне розширення високоякісної композитної алюмінієвої фольги, тобто, алюмінієва фольга з вуглецевим покриттям.

Переваги алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям

Пасиваційний шар на поверхні алюмінієвої фольги дозволяє уникнути корозії електроліту під час заряджання та розряджання, і його часто використовують як катодний колектор для LiCoO2, манганату літію, потрійних матеріалів та LiFePO4 тощо.

Однак звичайна алюмінієва фольга зазвичай має наступні обмеження.

Обмежена площа контакту з позитивним матеріалом електродного листа, що впливає на внутрішній опір позитивного електродного листа.

Обмежена міцність зв'язку зі сполучною речовиною та активним матеріалом, що призводить до нещільного з'єднання між частинками матеріалів і легкого випадання порошку через постійні зміни об'єму електрода під час циклічного заряджання та розряджання, що призводить до швидкого зниження ємності та терміну служби акумулятора.

Продукти окислювального розкладання електроліту виникають на поверхні електрохімічної реакції, що призводить до корозії алюмінієвої фольги і прискорює її. Тому тенденція застосування акумуляторів високого класу, особливо потрійна літієва батарея це необхідність модифікації алюмінієвої фольги.

Основними методами модифікації алюмінієвої фольги є наступні.

Обробка поверхні (хімічне травлення, електрохімічне травлення, анодування постійним струмом, коронна обробка)

Струмопровідні покриття (вуглець з поверхневим покриттям, графенове покриття, покриття з вуглецевих нанотрубок, композитне покриття)

3D пориста структура (структура піни, структура нанострічки, механізм наноконуса, механізм волоконного переплетення).

Обробка композитних модифікацій.

Серед них поверхневе покриття вуглецем є поширеним методом модифікації алюмінієвої фольги.

Алюмінієва фольга з вуглецевим покриттям - це матеріал, який використовується для катодного колектора літій-іонної батареї після додавання шару вуглецевого покриття на поверхню алюмінієвої фольги. Вугільний порошок змішується з певними плівкоутворювачами, розчинниками та допоміжними речовинами для утворення суспензії, а потім наноситься на поверхню алюмінієвої фольги, утворюючи щільний шар вуглецевого покриття після висихання.

У порівнянні з чистою алюмінієвою фольгою, алюмінієва фольга з вуглецевим покриттям покращує електропровідність листа позитивного електрода і може зменшити внутрішній опір акумулятора. Наприклад, літій-залізо-фосфат сам по собі має погану електропровідність і не має містка для передачі електронів між ним і легкою алюмінієвою фольгою. Після обробки вуглецевим покриттям алюмінієва фольга з вуглецевим покриттям може відігравати роль моста для щільного з'єднання катодного активного матеріалу з алюмінієвою фольгою і вбудовування частинок одна в одну, таким чином покращуючи електропровідність катодного листа і, в кінцевому рахунку, зменшуючи внутрішній опір акумулятора.

Крім того, алюмінієва фольга з вуглецевим покриттям може зробити поверхню алюмінієвої фольги рівномірно увігнутою і опуклою, збільшуючи площу контакту між активним матеріалом в електроліті і рідиною катодного колектора, тим самим швидше передаючи електрони і збираючи струм при швидкій зарядці і розрядці при великому струмі, що може поліпшити продуктивність зарядки і розрядки акумулятора і допомогти літієвим батареям підвищити свою ефективність і адаптуватися до швидкої зарядки з великим коефіцієнтом мультиплікації.

Перевагами є те, що

Зниження міжфазного імпедансу колекторної рідини, зменшення поляризації та покращення терміну служби і продуктивності мультиплікатора.

Покращити адгезію активного матеріалу та колекторної рідини, зменшити кількість в'яжучого та знизити виробничі витрати.

Захищає рідину колектора від корозії та окислення, а також подовжує термін служби елемента.

Таким чином, алюмінієва фольга з вуглецевим покриттям має здатність покращувати щільність енергії акумулятора, пригнічувати поляризацію акумулятора, зменшувати внутрішній опір акумулятора, збільшувати термін служби акумулятора, і в даний час в основному використовується в літієвих залізо-фосфатних акумуляторах. В останні роки, з підвищенням вимог до щільності енергії акумулятора, попит на ринку алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям продовжує зростати, майже 90% сучасних літієвих батарей використовують алюмінієву фольгу з вуглецевим покриттям.

Розробка алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям

Основний бар'єр алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям полягає у формулі струмопровідного покриття, тобто виробник повинен створити функціональне покриття зі стабільними експлуатаційними характеристиками, стійкістю до напруги, стійкістю до корозії електроліту/фтористоводневої кислоти та високою електропровідністю, а також рівномірно нанести його на поверхню алюмінієвої фольги.

Струмопровідні покриття поділяються на власне струмопровідні покриття та наповнювачі струмопровідних покриттів, власне струмопровідні покриття - це використання власних струмопровідних полімерних матеріалів, існують труднощі в обробці, спряжена структура вразлива до пошкоджень та виробничих витрат та інших недоліків, це важко для широкомасштабного застосування; наповнювачі струмопровідних покриттів - це струмопровідні наповнювачі (наприклад, металеві наповнювачі, вуглецеві матеріали) та плівкоутворювачі, розчинники та добавки та інші спільні суміші покриттів, сучасна індустріалізація основних вуглецевих покриттів.

У струмопровідних покриттях на основі вуглецю графіт використовується в поєднанні з сажею для кращої обробки та провідності; графен часто додається до покриття для покращення провідності та підвищення стійкості до подряпин і гнучкості. Крім того, як наповнювачі, зазвичай пластівчасті наповнювачі мають кращу провідність, ніж сферичні, тоді як вуглецеві нанотрубки з більшим співвідношенням сторін мають оптимальну провідність.

Зазвичай струмопровідна вуглецева паста складається з вуглецевих матеріалів, плівкоутворювачів, розчинників та добавок, плівкоутворювачами є акрилові, поліуретанові, епоксидні, поліефірні та алкідні смоли та інші поширені сполучні речовини, для підвищення плівкоутворювальних властивостей плівкоутворювачі часто використовують разом з відповідними зшиваючими агентами; розчинники - це справжні розчинники смол, з певним ступенем змочуваності вуглецевого матеріалу. А для того, щоб задовольнити екологічний та безпечний ринковий попит, провідні пасти на водній основі стають гарячим напрямком досліджень.

Стан ринку алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям

На світовому ринку споживчий ринок алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям в основному зосереджений у Північній Америці, Європі, Китаї та Японії та інших країнах та регіонах з більш повною системою промислового розвитку, з яких Китай та Японія за масштабами виробництва алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям посідають одне з перших місць у світі. В останні роки, з економічним розвитком Південно-Східної Азії, а також світової промисловості на сході, Малайзії, Індонезії, Таїланду та інших країн Південно-Східної Азії, темпи зростання попиту на ринку алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям прискорилися, майбутній потенціал розвитку ринку.

Концентрація світового ринку алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям висока, в даний час виробники алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям в основному розташовані в Японії, Китаї та інших країнах Азіатсько-Тихоокеанського регіону. витрати на обробку алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям високі, це звичайна літієва алюмінієва фольга в 2-3 рази. В останні роки, поряд із щільністю літієвих батарей, ринок алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям вартість, якість, продуктивність, технічні характеристики та інші більш високі вимоги, на відповідних підприємствах активно вдосконалюються, технічні характеристики алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям поступово збільшуються, функція багатша.

У довгостроковій перспективі галузь алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям продовжуватиме диверсифікацію, високу продуктивність, функціоналізацію, модернізацію напрямку захисту навколишнього середовища, технологію її обробки, яка буде ще більше оптимізована, тоді як підвищення ринкового попиту також сприятиме розвитку алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям до високої продуктивності та функціоналізації.