锂电池集流体用铝箔技术进展及市场.doc

该【锂电池集流体用铝箔技术进展及市场 】是由【泉水叮咚】上传分享，文档一共【15】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【锂电池集流体用铝箔技术进展及市场 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。锂电池集流体用铝箔的技术进展及市场远景Technicaldevelopmentandmarketprospect之蔡仲巾千创作ofaluminumfoilforlithiumbatterycurrentcollector樊玉庆关世彤FanyuqingGuanshitong(山东德利企业远瑞金属资料有限企业):本文对于用作锂离子电池正极资料之一的铝箔产品进行了更为准确的定义,并对这种电池箔产品的详尽的用途和功能进行了描述。并依照使用状况,介绍了电池箔的各项技术要求及发展方向,提出了生产电池铝箔对铝加工设备和工艺的改进要求,依照锂电池的市场发展状况,展望了近五年电池箔市场远景。要点词锂电池集流体电池箔离线板形润湿张力异物质Abstract:Inthispaper,wemakeamoreaccuratedefinitionofthealuminumfoilproductsusedasoneofthecathodematerialsoflithiumionbatteries,meanwhile,,,:LithiumbatteryCurrentcollectorBatteryfoilOff-lineflatnessWettability、前言也许没有哪一种铝加工产品近来几年会象电池箔这样迅速增加,并对铝加工生产技术发生这么大的推动作用。这种发展,是与新能源汽车和储能电池的高速发展相对应的。近来几年来,新能源汽车每年300%的增加快度,带动了电池箔300%的增加。市场是最活跃的,市场的发展速度远远把理论甩到了后边。其他,近来几年来诚然国内生产电池箔的规模越来越大,但对电池箔的技术要求,尺度的研究很少见到,也许说系统的介绍几乎为空白。可以说,目前电池箔产品还远未象其他铝箔产品相同,形成一套完成的技术规范及尺度系统。本文目的,在于抛砖引玉,希望能有更多的技术研究人员更深入到这一新兴领域,为国内电池箔行业的健康发展供应一些借鉴和帮忙。二、电池箔的确切定义我们平时所说的电池用铝箔,实际上是指用于锂离子电池正极资料的铝箔中,而在电池中,其他用途的铝箔也有很多,如电池软包用铝塑膜、极耳、以及改性后的涂炭箔,电蚀箔等。因此,单纯的称之为电池箔是不敷科学和全面的。实质上,现在我们平时所说的电池箔,不是字面上的电池用铝箔,而应该是指锂电池集流体用的非改性铝箔,这种要与用在电池上的其他用途的铝箔区分开来。它一方面是集流体的电极,另一方面又作为锂电正极或负极资料的载体。也就是锂电资料要涂到它上面去。因此,更准确的定义,应是锂电池集流体用铝箔。图一、图二、图三分别为锂电池结构图、正极结构原理图及涂布过程的现场照片,从中我们可以对于电池用铝箔的使用状况有一个大体上的感性认识。图一锂电池结构原理图图二正极结构原理图图三正极涂布过程二、集流体用铝箔的技术要求集流体用铝箔(以下简称电池箔),因其使用的特点,对于铝箔的各项技术指标均有特别严格的要求,详尽的要求主要有以下几点:异物质控制要求锂电池的安全性赐予电池箔一个特有的要求是异物质控制,若是没有进行异物质控制就不克不及做为合格的电池箔。异物质可以是铝粉,磁性物质(铁粉),及其他异物。整个生产环节都要做到防范,减少所有带入异物的可能。在成品环节要成立检验异物的装置并予以精确计量。异物控制的尺度为≤50mg/30万平米。润湿性能与达因值润湿性的衡量指标润湿性能主要看液体接触角。液体接触角就是当一液滴在固体概况上不完好张开时,在气、液、固三相会合点,固-液界面的水平线与气-液界面切线之间的夹角θ,称为接触角,如图四所示。图四用接触角来判断液体对固体的润湿:当θ<90°的状况称为润湿;θ>90°时称为不润湿;θ=0°或不存在时称为完好润湿;θ=180°时称为完好不润湿。θ=90°是润湿与否的分界线。由于铝箔大要带油一般不克不及完好除净,且大要褶皱不服整时对其大要张力会发生很大的影响,直接丈量接触角其实不现实,因此生产实践中采用的都是达因值来反应润湿能力,达因值越高,润湿性能越优异。但目前有些高端客户,特别是日本等地的客户,依旧采用接触角的方法来丈量铝箔大要的润湿性。为与客户的检测方法相一致,目前国内也有少量的生产商采用接触角的方法,但这种方法受各种因素及丈量仪器和丈量方法的影响较大,所获取的丈量数据只能是参照值,目前绝大多数厂家均采用的是大要达因值的丈量方法。达因值的定义及丈量达因值是一个平时叫法,正确的说应该是大要张力系数,主若是表述大要张力的大小,即液体大要相邻两部分之间,单位长度内互相牵引的力。大要张力的单位在SI制中为牛顿/米(N/m),但仍常常使用达因/厘米dyn/cm),1dyn/cm=1mN/m。一般要求成品铝箔的润湿性(达因值)≥32mN/m。达因液的配制方法用甲酰***及乙二醇***依照GB/-2008《铝箔试验方法第四部分:大要润湿张力的测》进行配制(见表一),并依照此方法对达因值进行测试。表一大要润湿张力/甲酰***/mL乙二醇***/mL(×10-3N/m)323334353637383940大要润湿张力是电池箔最为重要的技术指标之一。它会影响与涂层的粘合质量,特别是影响涂炭箔的涂层牢固度。达因值偏低时,会发生铝箔与粘合资料粘接不牢、漏涂等缺陷。平时状况下,铝箔大要达因值要达到32dyn/mm以上,有些要求高的涂碳产品,甚至要达到34dyn/mm。目前,国家尺度中对于达因值的检测方法诚然已经有明确的规定,但在实质控制过程中,分歧的企业和企业,其检测方法其实不完好相同,因此检测结果常常会有很大差距。随着电池箔市场的迅速发展,进一步规范和一致达因值的检测方法及判断尺度就显得特其他重要。作为参照,以下给出了一种典型33达因值测试方法,其他达因值的测试方法,除测试液体的比率有所分歧外,检测的方法是完好一致的。对达因值的判断,有的采用2秒,10秒,20秒,30秒几种,也有采用缩短50%为基准,适用达因笔也适用达因液,定义的条件分歧测试的结果就纷歧样。其他产品的达因值常常随时间的改正而降低。以下图是达因值随时间天改正的表示图图五达因衰减表示图依照现场测试的实质经验,达因值越高衰减越快,先期衰减快7天今后逐渐趋于牢固于一固定值。由于电池箔属于硬状态交货的不退火铝箔产品,对于这种产品,大要达因值的提升要经过改进油品,增加剂,以及后续的概况办理如电晕,电离,冲刷等。目前,国内针对于提升大要达因值的专用轧制油,专用增加剂的研究正在进行。其他,经过生产实践注明,铝箔大要达因值的高低,及衰减程度的轻重,还与轧制工艺参数,产品大要带油量等因素有必然的关系。但其原因及发活力理目前还没有完好明确。板形板形是有色行业的的专业术语,但在电池箔行业,则称为张力,这种叫法的差别,主若是由于行业的分歧。但无论是板形,还是张力,其所表达的是一个含义,就是产品的平直度。在电池行业用两个术语:张力和塌边量来表示产品板形的质量。诚然这是个完好不科学的叫法,但由于在电池行业内已经被宽泛认同,因此这种叫法是不会改变的。对于板形,电池行业已经形成一套自己的尺度和丈量装置,因此电池这个行业在定义术语的时候,改变了铝加工行业的原有定义。做为铝加工从业者,必定去适应这一点,无论你愿不肯意,你只能去重新认识。简而言之,张力就是板形,塌边量就是在规定张力,规定长度下产品边部的下垂量。表二为A企业的张力丈量尺度表二料卷宽下塌量mm测试有效距离测试的单位张力kgf/mm2度mm≤6001m≥6001m测试间距为5m,三次以上数据≤2mm,则判断此料卷板型为合格。表三为B企业的张力丈量尺度表三料卷宽度mm测试的单位张力kgf/mm2下塌量mm测试有效距离≥6002m图六板形丈量装置表示图图七板形丈量装置实物图图八丈量结果表示图图九轧机在丝板形丈量结果从图上看,丈量结果不仅仅是一个数值,而是一组数据也许是一个图形。需要注意的是这个图形常常与轧机在线板形仪的丈量结果分歧。轧机在线板形很多时候是伪板形。碰到卷的形状,导辊平行,板形仪或导辊种凸,甚至卷的温度分布等影响。板形质量对于电池箔来说,是又一个要点的技术指标。今后,随着行业的发展及对电池产品精度的不停提升,用户对于铝箔产品板形的要求必然会越来越高,如何经过工艺优化和技术创新来不停提升产品的板形质量,是摆在铝箔技术研发人员眼前的一个重要课题。力学性能力学性能应该说没有定义上的问题。但电池箔产品所追求的目标,倒是打破单零箔过去极限。表四列出了分歧等级的电池箔产品对于产品力学性能的分歧要求。表四等级一般强度抗拉强度Mpa150-180延伸率%≥3%高强度1180-210≥3%高强度2210-250≥3%高强度3250-270≥3%高强度4270-310≥3%一般强度实质上就是一般单零箔相同。而高强度都是要用特别工艺生产,,高强度生产特别困难,要在设备,工艺,润滑上做大量工作。众所周知310N/mm2的强度就是工业纯铝冷作硬化的极限。电池箔要求强度的提升的同时是对厚度不停减薄的过程。从15降到10微米,强度由150提升到250Mpa。一般来说,强度的要求,与厚度是反比关系,也就是厚度越薄,用户对于产品的强度的要求越高。比方某企业生产电池箔,,强度要求≧170mMpa,,强度则要求≧190Mpa。电池箔之因此需要提升强度,目的是为减少铝箔厚度,提高能量密度供应条件。目前市场上,强度大于160Mpa的电池箔产品已经特别普遍,但在铝箔轧制过程中,如何若是产品的强度达到180Mpa,甚至200mpa以上,对于铝箔生产者来说就拥有了一定的难度。目前我企业电池箔产品的强度均能达到200Mpa以上,并已经具备了生产强度大于280Mpa的超高强度产品的技术实力。,20—16—15—13—12—10—9—8微米一路下降,而为了可以坚持足够的耐破度,就需要不停地提升强度。其他,很多电池箔的用户对于铝箔产品的厚度公差要求控制在±2%以内,实质上,目前绝大多数铝箔轧机上的在线厚度控制系统(AGC)是无法达到这样的控制精度的。若是要满足这部分用户的电池箔要求,需要重新设计或改造厚度控制系统。切边质量电池箔属于铝箔产品中的精加工产品,其对切边质量的要求也极为严格。裂边、毛剌等弊端是不有的,其他,相对于一般铝箔产品,电池箔对于切边质量的要求也有其特其他一面,其主要要求为:边部在无张力状况下,波峰不大于2mm,断面铝粉胶带法检测<25个/10cm。,电池箔的要求也极为严格。对于大要麻点,>1㎜的麻点不一样意有,暗面不一样意有凸点,-1㎜之间的麻点,每平方米小于3个,<㎜的麻点不一样意成片出现>1㎜其他,对于单面光产品,暗面不一样意有亮点弊端。黑油线长度<5mm的每平方米最多可以接受3条其他大要质量弊端:打底起皱长度≦10m,杠印不≦50m。合金品种电池箔目前的主要合金有:1070、1060、1235、1230、1100、8011、3003、1N30,