關(guān)于鋁箔的制造以及技術(shù)發(fā)展趨勢

在去年的相關(guān)系列中，已經(jīng)把四大主材的制造以及檢測的方法給大家做了深入的介紹，從本系列開始，將逐漸開始深入探討鋰離子電池輔材的相關(guān)內(nèi)容，新年第一篇將從鋁箔開始，和大家一起進(jìn)行探討和學(xué)習(xí)。

1. 為什么正極會(huì)選用鋁箔？相信新入門的新人們也會(huì)講出一二來，主要分為三個(gè)方面吧，首先是電化學(xué)方面，鋁作為一種金屬材料，活潑性居中，在空氣中會(huì)生成氧化鋁保護(hù)膜，電化學(xué)電位高，耐腐蝕性好；其次在機(jī)械性能方面，易于加工，機(jī)械強(qiáng)度好，可焊接可鉚接，導(dǎo)熱導(dǎo)電性能均不錯(cuò)；再次在成本方面，儲(chǔ)量大，成本較低，不屬于重金屬，不屬于戰(zhàn)略性資源；因而這么多年來一直作為正極的集流體使用。

2. 1） 鋁箔的牌號(hào)介紹：合金元素指的是為使金屬具有某種特性，在基體金屬中有意加入或保留的金屬或非金屬元素。鋁合金牌號(hào)命名時(shí)，四位字符體系牌號(hào)的第一、三、四位為阿拉伯?dāng)?shù)字，第二位為英文大寫字母（C、I、L、N、O、P、Q、Z字母除外）。牌號(hào)的第一位數(shù)字表示鋁及鋁合金的組別。除改型合金外，鋁合金組別按主要合金元素（6XXX系按Mg2Si）來確定。牌號(hào)的第二位字母表示原始純鋁或鋁合金的改型情況，最后兩位數(shù)字用以標(biāo)識(shí)同一組中不同的鋁合金或表示鋁的純度。

1×××系列為：純鋁（鋁含量不小于99.00%）

2×××系列為：以銅為主要合金元素的鋁合金（硬度較高，在航空業(yè)上應(yīng)用廣泛）

3×××系列為：以錳為主要合金元素的鋁合金（防腐蝕、防銹性能好，應(yīng)用于潮濕的環(huán)境）

4×××系列為：以硅為主要合金元素的鋁合金（耐熱、耐磨，在機(jī)械行業(yè)應(yīng)用廣泛）

5×××系列為：以鎂為主要合金元素的鋁合金（密度低、抗拉強(qiáng)度高，常規(guī)工業(yè)和航空業(yè)均有廣泛應(yīng)用）

6×××系列為：以鎂為主要合金元素并以Mg2Si相為強(qiáng)化相的鋁合金（抗腐蝕性、抗氧化性能優(yōu)良，應(yīng)用于接頭零件、低壓武器上）

7×××系列為：以鋅為主要合金元素的鋁合金（高硬度、高強(qiáng)度，航空業(yè)應(yīng)用）

8×××系列為：以其他元素為主要合金元素的鋁合金（不太常用）

9×××系列為：備用合金組

HXX狀態(tài) H后面的第一位數(shù)字表示獲得該狀態(tài)的基本處理程序 。

H1 —— 單純加工硬化狀態(tài) 適用于未經(jīng)附加熱處理，只經(jīng)加工硬化即獲得所需強(qiáng)度的狀態(tài)。

H2 —— 加工硬化及不完全退火的狀態(tài) 適用于加工硬化程度超過成品規(guī)定要求后，經(jīng)不完全退火，使強(qiáng)度降低到規(guī)定指標(biāo)的產(chǎn)品。

H3 —— 加工硬化及穩(wěn)定化處理的狀態(tài) 適用于加工硬化后經(jīng)低溫?zé)崽幚砘蛴捎诩庸み^程中的受熱作用致使其力學(xué)性能達(dá)到穩(wěn)定的產(chǎn)品。

H4 —— 加工硬化及涂漆處理的狀態(tài) 適用于加工硬化后，經(jīng)涂漆處理導(dǎo)致了不完全退火的產(chǎn)品。

H后面的第二位數(shù)字表示產(chǎn)品的加工硬化程度，從1到9的數(shù)字來表示不同的硬化程度，數(shù)字8表示硬狀態(tài)，9表示超硬狀態(tài)。

HX1：0與2之間的硬度

HX2：1/4硬

HX3：2與4之間的硬度

HX4：1/2硬

HX5：4與6之間的硬度

HX6：3/4硬

HX7：6與8之間的硬度

HX8：全硬狀態(tài)

HX9：超硬狀態(tài)

2） 目前鋰電用鋁箔向高純度方向發(fā)展牌號(hào)為1060 1070 1080 1085（1070含義為鋁的含量大于等于99.7%），

鑄軋過程中鑄軋與凝固過程幾乎是同時(shí)發(fā)生的,因此，鑄軋鋁箔晶粒更具有方向性，縱向和橫向不同，里面和表面不同；與半連續(xù)鑄錠比較, 連續(xù)鑄造材料截面薄，表現(xiàn)出更快的冷卻速率和更小的晶粒尺寸。

在鑄軋過程中，還會(huì)存在著粉塵、雜質(zhì)、顆粒、外觀等問題，都需要嚴(yán)格的控制環(huán)境以及保持設(shè)備的精密一致性才能生產(chǎn)出良好的產(chǎn)品。

3） 鋁箔的檢測：一般電池企業(yè)對(duì)來料的檢驗(yàn)包含外包裝、外觀、厚度、寬度、面密度、材質(zhì)、焊接性能、拉伸強(qiáng)度、延伸率等等，根據(jù)不同厚度、不同材質(zhì)的鋁箔都有內(nèi)部的檢測標(biāo)準(zhǔn)，檢測起來也相對(duì)比較簡單，在此不在詳述。

4） 鋁箔的技術(shù)發(fā)展：隨著動(dòng)力電池能量密度的提升，作為集流體的鋁箔也越來越薄，因而要求其具有更低的雜質(zhì)含量，更少的自放電、更好的厚薄均勻性、更高的表面張力、更好的粘結(jié)性能、更薄的厚度，更高的強(qiáng)度，更高的導(dǎo)電率、合適的伸長率等要求，同時(shí)為了提高活性物質(zhì)的含量，鋁箔表面涂層技術(shù)也是發(fā)展的很迅速，下面將簡單對(duì)這些新技術(shù)進(jìn)行介紹。

A、 涂層技術(shù)：利用功能涂層對(duì)電池導(dǎo)電基材進(jìn)行表面處理是一項(xiàng)突破性的技術(shù)創(chuàng)新，覆碳鋁箔就是將分散好的納米導(dǎo)電石墨和碳包覆粒，均勻、細(xì)膩地涂覆在鋁箔上。它能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能，收集活性物質(zhì)的微電流，從而可以大幅度降低材料和集流之間的接觸電阻，并能提高兩者之間的附著能力，可減少粘結(jié)劑的使用量，進(jìn)而使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升。

涂炭鋁箔與非涂炭鋁箔接觸角對(duì)比：

可顯著的改善電解液的浸潤性，降低注液后的靜置時(shí)間

可以顯著改善粘結(jié)性能，防止掉粉

通過涂層技術(shù)，可以顯著的改善界面的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了鋰離子電池長循環(huán)的穩(wěn)定性，目前已經(jīng)批量化應(yīng)用在一些動(dòng)力電池產(chǎn)品上了，除此以外，還有一些安全涂層技術(shù)已逐步開始應(yīng)用。

相信在不久的未來，更多功能性的涂層技術(shù)都會(huì)在新能源領(lǐng)域大放異彩。

B、 多孔鋁箔：隨著技術(shù)的發(fā)展，多孔鋁箔技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，它可以承載更多的活性物質(zhì)，讓活性材料顆粒之間的接觸更緊密。

就目前技術(shù)而言，多孔鋁箔還沒有大批量的應(yīng)用，還存在著涂布困難，抗拉強(qiáng)度低、碾壓斷帶、毛刺多導(dǎo)致自放電大等等問題，需要進(jìn)一步的研究和解決，雖然有一些小軟包數(shù)據(jù)表明可以顯著的提高能量密度，但老李認(rèn)為距離產(chǎn)業(yè)化還是有一定難度的，需要對(duì)鋰離子電池的前序制造過程進(jìn)行優(yōu)化才能匹配這種技術(shù)。

小結(jié)：本文簡單介紹了鋰離子電池正極集流體鋁箔的生產(chǎn)工藝以及技術(shù)發(fā)展趨勢，相信隨著技術(shù)的發(fā)展，作為輔材的鋁箔也會(huì)涌現(xiàn)出更多的新技術(shù)，讓我們拭目以待吧。