W bateriach litowych folia aluminiowa jest używana do elektrody dodatniej, a folia miedziana do elektrody ujemnej, głównie ze względu na ich właściwości fizyczne i chemiczne. Aby zapewnić stabilność baterii, wymagana jest czystość folii aluminiowej i miedzianej powyżej 98%. Zatem, dlaczego musimy używać folii aluminiowej do elektrody dodatniej baterii?
Jakie są wymagania producentów dotyczące wydajności folii bateryjnej?
Producenci baterii mają nadzieję, że bateria ma wysoką gęstość energii, zmniejsza jej wagę i wydłuża żywotność. Dlatego zazwyczaj mają następujące wymagania dotyczące wydajności baterii:
| Nazwa wymagania | Szczegóły |
| Grubość | Najcieńsza grubość folii bateryjnej osiągnęła 8 mikronów, a odchylenie grubości powinno być małe, zazwyczaj w granicach ±4%, a niektórzy producenci baterii wymagają w granicach ±2%. |
| Jakość powierzchni | Na powierzchni nie mogą występować wżery o średnicy >1 mm, wżery o średnicy 0,5-1 mm powinny występować w ilości mniejszej niż 3 m², a ciemna powierzchnia nie powinna mieć wypukłych plam ani jasnych punktów. |
| Napięcie zwilżania powierzchni | Zazwyczaj użytkownicy wymagają, aby napięcie zwilżania powierzchni wynosiło od 30 do 32 dyn, ale niektóre wrażliwe materiały wymagają wyższych wartości dyn. |
| Jakość cięcia krawędzi | Jakość krawędzi cięcia powinna być wysoka, bez pęknięć i zadziorów. |
| Właściwości mechaniczne | Przy jednoczesnym zmniejszaniu grubości, należy jednocześnie zwiększyć wytrzymałość na rozciąganie; w przeciwnym razie odporność na zużycie nie spełni wymagań. Granica umocnienia zgniotowego przemysłowego czystego aluminium wynosi 310 N/mm², a wytrzymałość na rozciąganie obecnych folii bateryjnych wynosi najczęściej od 190 do 280 N/mm². |
Krótko mówiąc, producenci baterii wolą wybierać materiały o silnej przewodności i niskich kosztach. Spośród powszechnych metali, miedź i aluminium spełniają te dwa wymagania, ale miedź jest droższa niż aluminium, dlatego miedź nie jest używana, gdy można użyć aluminium. Dzieje się tak dlatego, że folia miedziana łatwo utlenia się pod elektrodą dodatnią, a tlenek miedzi nie przewodzi prądu. Dlatego do elektrody dodatniej można używać tylko folii aluminiowej.
Dlaczego warto wybrać folię aluminiową do baterii?
Folia aluminiowa ma dobrą przewodność, jest miękka i tania. W procesie nawijania baterii litowych materiał musi mieć pewien stopień miękkości, aby zapewnić, że element biegunowy nie pęknie podczas nawijania. Folia aluminiowa jest stosunkowo miękkim metalem, jest stosunkowo tania i ma obfite zasoby.
Folia aluminiowa jest stosunkowo stabilna w powietrzu. Aluminium łatwo reaguje w powietrzu, tworząc na powierzchni folii aluminiowej warstwę tlenku, która zapobiega dalszej reakcji aluminium, a ta warstwa tlenku chroni również aluminium w elektrolicie. Miedź jest stosunkowo stabilna w powietrzu i zasadniczo nie reaguje w suchym powietrzu.
Potencjały dodatnie i ujemne baterii litowych decydują o tym, że elektroda dodatnia wykorzystuje folię aluminiową, a elektroda ujemna folię miedzianą. Elektroda dodatnia ma wysoki potencjał, podczas gdy potencjał utleniania aluminium jest wysoki. Ponadto powierzchnia folii aluminiowej ma gęstą warstwę tlenku, która również ma dobry efekt ochronny na wewnętrzne aluminium.
Aktualny stan rynku baterii litowych
W ostatnich latach rynek baterii litowych rozwija się szybko. Folia aluminiowa elektrody dodatniej została zredukowana z 16 mikronów do 12 mikronów. Obecnie wielu producentów baterii używa folii aluminiowej o grubości 10 mikronów, a nawet 8 mikronów. Ponieważ baterie litowe mają wysokie wymagania dotyczące czystości folii aluminiowej i miedzianej, gęstość materiału obu jest zasadniczo na tym samym poziomie. Wraz ze zmniejszaniem się grubości, waga baterii również staje się coraz mniejsza.
Oprócz grubości, baterie litowe mają również wymagania dotyczące jakości powierzchni folii aluminiowej, wymagając, aby jakość obu stron folii aluminiowej była podobna, a powłoka symetryczna.