Čo je hliníková fólia?
Väčšina ľudí si predstaví Reynolds Wrap, keď počujú hliníkovú fóliu. Vo svete batérií máme na mysli niečo úplne iné.
Spoločnosť LOTTE Aluminium prerazila pôdu vo svojom závode v Elizabethtowne v roku 2022. Minulú jeseň som prešiel okolo areálu a budova bola hore, vybavenie išlo dovnútra. Vybrali si to miesto, pretože Ford a SK stavajú batériový komplex BlueOval päť míľ po ceste. dáva zmysel. Chcete, aby váš dodávateľ fólií bol blízko, keď prevádzkujete 36 000 ton ročne cez lakovaciu linku.
Fólia, ktorú LOTTE vyrobí, je určená pre katódy. Každý lítium-iónový článok má vo vnútri dva zberače prúdu. Meď na anódovej strane. Hliník na strane katódy. Aktívny materiál-váš NMC alebo LFP alebo akákoľvek chémia, ktorú používaš-sa nanesie na tieto fólie ako mokrá kaša. Po zaschnutí máte elektródu.
Ľudia sa pýtajú, prečo nepoužiť rovnaký kov pre oboch. Meď by bola jednoduchšia. Jeden dodávateľský reťazec namiesto dvoch.
Tu je problém. Meď sa rozpúšťa.
Na katóde sedíte nad 3,5 V oproti lítiu. Meď to nezvládne. Oxiduje a prechádza do roztoku. Samsung SDI vydal pred niekoľkými rokmi technický bulletin, ktorý ukazuje, že meď začína korodovať okolo 3,4 voltov. Skončíte s iónmi medi, ktoré sa vznášajú vo vašom elektrolyte a nakoniec sa pokovujú na anóde. To zabíja bunku.
Hliník tiež oxiduje, ale vrstva oxidu, ktorú tvorí, je iná. Oxid hlinitý je hustý a stabilný. V skutočnosti chráni kov pod ním. Vrstva je hrubá len niekoľko nanometrov, takže elektróny tunelujú priamo cez ňu. Zároveň získate odolnosť proti korózii a vodivosť.
Samotná fólia je tenká. Hovoríme o 10 až 12 mikrónoch pre väčšinu produkčných buniek. UACJ v Japonsku špecifikuje ich rolky na plus alebo mínus pol mikrónu na šírku. To je tesné. Pre porovnanie, list kopírovacieho papiera má hrúbku približne 100 mikrónov.
Pre hustotu energie je lepšia tenšia. Každý gram hliníka, ktorý nie je aktívnym materiálom, je mŕtva hmotnosť. Niektorí výrobcovia buniek stlačili až 8 mikrónov. Kompromisom je manipulácia. Tenká fólia sa na nanášacej linke roztrhne. Vaša kontrola napätia musí byť dokonalá. Jedna vráska a táto časť elektródy je šrot.
„Každý rok vidíme neustály tlak zo strany zákazníkov, aby sa stenčovali,“ povedal mi minulý mesiac procesný inžinier v poťahovacej prevádzke na Strednom západe. "Zariadenie to dokáže, ale miera odmietnutia stúpa. V určitom bode strácate viac materiálu na slzy, ako ušetríte na váhe."
Dôležitá je aj čistota. Úroveň hliníka-pre batérie musí byť vyššia ako 98 percent. Nečistoty ako železo alebo kremík vytvárajú inklúzie na povrchu fólie. Tieto inklúzie sa stávajú slabými miestami. Povlak nedrží správne alebo máte dierky. V každom prípade bunka zlyhá pri kontrole kvality.
Väčšina svetových fólií na batérie stále pochádza z Ázie. UACJ a Toyo v Japonsku. LOTTE a Dongwon v Kórei. Pol tucta veľkých výrobcov v Číne vrátane Ding Sheng a Nanshan. Závod v Kentucky je jedným z prvých serióznych pokusov o domácu produkciu. Hovorí sa o ďalších, ktorí nasledujú, ale zatiaľ nič konkrétne.
V prípade článkov LFP veľa výrobcov prešlo na fóliu potiahnutú uhlíkom-. Dunmore v Bristole v Pensylvánii to robí. Pred nanesením aktívneho materiálu nanesú tenký uhlíkový základný náter. Pomáha s priľnavosťou, pretože LFP sa nelepí na holý hliník tak dobre ako NMC. Tiež znižuje prechodový odpor na rozhraní.
Čo ešte. Recyklácia. Keď bunky dosiahnu koniec životnosti, môžete ich rozrezať a oddeliť hliník od čiernej hmoty. Získaný kov sa vracia späť do huty. Nie je to úplne uzavretá slučka, pretože na každom kroku niečo stratíte, ale lepšie ako skládkovanie.
Mal by som spomenúť hodnotu dyne. Povrchová energia. Povrch fólie musí byť dostatočne čistý, aby ho kal elektródy rovnomerne zmáčal. Meriate to v dynoch na centimeter. Väčšina špecifikácií vyžaduje 32 alebo vyššiu. Ak fólia ležala v sklade príliš dlho a zachytávala kontamináciu, počas nanášania uvidíte guličky kalu. To je zlý deň.
Každopádne. To je hliníková fólia v batériách. Nič také, čo je vo vašej kuchynskej zásuvke.
