In Lithium-Batterien wird Aluminiumfolie für die positive Elektrode und Kupferfolie für die negative Elektrode verwendet, hauptsächlich aufgrund ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften. Um die Stabilität der Batterie zu gewährleisten, muss die Reinheit der Aluminium- und Kupferfolie über 98 % liegen. Warum also müssen wir Aluminiumfolie für die positive Elektrode der Batterie verwenden?
Welche Leistungsanforderungen haben Hersteller an Batteriefolie?
Batteriehersteller hoffen alle, dass die Batterie eine hohe Energiedichte hat, ihr Gewicht reduziert und ihre Lebensdauer verlängert. Daher haben sie in der Regel folgende Leistungsanforderungen an Batterien:
| Anforderungsname | Details |
| Dicke | Die dünnste Dicke der Batteriefolie hat 8 Mikrometer erreicht, und die Dickentoleranz muss gering sein, im Allgemeinen innerhalb von ±4 %, und einige Batteriehersteller fordern innerhalb von ±2 %. |
| Oberflächenqualität | Die Oberfläche darf keine Gruben mit einem Durchmesser >1 mm aufweisen, Gruben von 0,5-1 mm sollten weniger als 3 m² betragen, und die dunkle Oberfläche sollte keine konvexen oder hellen Flecken aufweisen. |
| Oberflächenspannung | Im Allgemeinen fordern Benutzer, dass die Oberflächenspannung zwischen 30-32 dyn liegt, aber einige empfindliche Materialien erfordern höhere Dyn-Werte. |
| Kantenschneidqualität | Die Kantenschneidqualität sollte hoch sein, ohne Risse und Grate. |
| Mechanische Eigenschaften | Bei gleichzeitiger Reduzierung der Dicke muss die Zugfestigkeit erhöht werden; andernfalls werden die Verschleißfestigkeitsanforderungen nicht erfüllt. Die Grenze der industriellen Reinaluminium-Kaltverfestigung beträgt 310 N/mm², und die Zugfestigkeit der aktuellen Batteriefolien liegt meist zwischen 190 und 280 N/mm². |
Kurz gesagt, Batteriehersteller bevorzugen Materialien mit starker Leitfähigkeit und geringen Kosten. Unter den gängigen Metallen erfüllen Kupfer und Aluminium diese beiden Anforderungen, aber Kupfer ist teurer als Aluminium, daher wird Kupfer nicht verwendet, wenn Aluminium verwendet werden kann. Dies liegt daran, dass Kupferfolie unter der positiven Elektrode leicht oxidiert und Kupferoxid nicht leitfähig ist. Daher kann für die positive Elektrode nur Aluminium-Batteriefolie verwendet werden.
Warum Aluminiumfolie für Batterien wählen?
Aluminiumfolie hat eine gute Leitfähigkeit und ist weich und billig. Für den Wickelprozess von Lithium-Batterien muss das Material einen gewissen Grad an Weichheit aufweisen, um sicherzustellen, dass das Polelement beim Wickeln nicht bricht. Aluminiumfolie ist zufällig ein relativ weiches Metall, und es ist relativ billig und hat reichlich Ressourcen.
Aluminiumfolie ist in der Luft relativ stabil. Aluminium reagiert leicht in der Luft und bildet einen Oxidfilm auf der Oberfläche der Aluminiumfolie, um eine weitere Reaktion von Aluminium zu verhindern, und dieser Oxidfilm schützt auch Aluminium im Elektrolyten. Kupfer ist in der Luft relativ stabil und reagiert im Wesentlichen nicht in trockener Luft.
Die positiven und negativen Potentiale von Lithium-Batterien bestimmen, dass die positive Elektrode Aluminiumfolie und die negative Elektrode Kupferfolie verwendet. Die positive Elektrode hat ein hohes Potential, während das Oxidationspotential von Aluminium hoch ist. Darüber hinaus hat die Oberfläche der Aluminiumfolie einen dichten Oxidfilm, der auch eine gute Schutzwirkung auf das innere Aluminium hat.
Aktueller Stand des Lithium-Batterie-Marktes
In den letzten Jahren hat sich der Lithium-Batterie-Markt rasant entwickelt. Die positive Elektroden-Aluminiumfolie wurde von 16 Mikrometern auf 12 Mikrometer reduziert. Jetzt haben viele Batteriehersteller 10 Mikrometer Aluminiumfolie und sogar 8 Mikrometer verwendet. Da Lithium-Batterien hohe Anforderungen an die Reinheit von Aluminiumfolie und Kupferfolie stellen, liegt die Materialdichte der beiden im Wesentlichen auf dem gleichen Niveau. Mit abnehmender Dicke wird auch das Gewicht der Batterie immer geringer.
Zusätzlich zur Dicke haben Lithium-Batterien auch Anforderungen an die Oberflächenqualität der Aluminiumfolie, wobei die Qualität beider Seiten der Aluminiumfolie ähnlich und die Beschichtung symmetrisch sein muss.