Hvad er aluminiumsfolie?
De fleste tænker på Reynolds Wrap, når de hører aluminiumsfolie. I batteriverdenen mener vi noget helt andet.
LOTTE Aluminium brød vej på deres Elizabethtown-fabrik tilbage i 2022. Jeg kørte forbi stedet sidste efterår, og bygningen var oppe, udstyr gik ind. De valgte det sted, fordi Ford og SK bygger BlueOval-batterikomplekset fem miles nede af vejen. Giver mening. Du vil have din folieleverandør tæt på, når du kører 36.000 tons om året gennem en belægningslinje.
Den folie, LOTTE laver, er til katoder. Hver lithium-ioncelle har to strømaftagere indeni. Kobber på anodesiden. Aluminium på katodesiden. Det aktive materiale-din NMC eller din LFP eller hvilken som helst kemi du kører-belægges på disse folier som en våd opslæmning. Når det tørrer, har du en elektrode.
Folk spørger, hvorfor ikke bruge det samme metal til begge dele. Kobber ville være enklere. Én forsyningskæde i stedet for to.
Her er problemet. Kobber opløses.
Ved katoden sidder du over 3,5 volt versus lithium. Det kan kobber ikke klare. Det oxiderer og går i opløsning. Samsung SDI udgav en teknisk bulletin for et par år siden, der viste, at kobber begynder at korrodere omkring 3,4 volt. Du ender med at kobberioner flyder rundt i din elektrolyt og til sidst plader ud på anoden. Det dræber cellen.
Aluminium oxiderer også, men det oxidlag, det danner, er anderledes. Aluminiumoxid er tæt og stabilt. Det beskytter faktisk metallet nedenunder. Laget er kun et par nanometer tykt, så elektroner tunnelerer lige igennem. Du får korrosionsbestandighed og ledningsevne på samme tid.
Selve folien er tynd. Vi taler 10 til 12 mikron for de fleste produktionsceller. UACJ i Japan specificerer deres ruller til plus eller minus en halv mikron i bredden. Det er stramt. Til reference er et ark kopipapir omkring 100 mikron.
Tyndere er bedre for energitætheden. Hvert gram aluminium, der ikke er aktivt materiale, er dødvægt. Nogle celleproducenter har skubbet ned til 8 mikron. Afvejningen er håndtering. Tynd folie river på belægningslinjen. Din spændingskontrol skal være perfekt. En rynke og den del af elektroden er skrot.
"Vi ser et konstant pres fra kunderne om at blive tyndere hvert år," fortalte en procesingeniør ved en belægningsvirksomhed i Midtvesten til mig i sidste måned. "Udstyret kan gøre det, men din afvisningsrate stiger. På et tidspunkt taber du mere materiale til tårer, end du sparer i vægt."
Renhed betyder også noget. Batteri-aluminium skal være over 98 procent. Urenheder som jern eller silicium skaber indeslutninger i folieoverfladen. Disse indeslutninger bliver svage punkter. Belægningen hæfter ikke ordentligt, eller du får huller. Uanset hvad, svigter cellen QC.
Det meste af verdens batterifolie kommer stadig fra Asien. UACJ og Toyo i Japan. LOTTE og Dongwon i Korea. Et halvt dusin store producenter i Kina inklusive Ding Sheng og Nanshan. Kentucky-fabrikken er et af de første seriøse forsøg på indenlandsk produktion. Der er tale om, at andre følger efter, men intet konkret endnu.
For LFP-celler er mange producenter gået over til kul-belagt folie. Dunmore i Bristol, Pennsylvania gør dette. De lægger en tynd kulstof primer, før du belægger det aktive materiale. Det hjælper med vedhæftning, da LFP ikke klæber til bart aluminium så godt som NMC gør. Reducerer også kontaktmodstanden ved grænsefladen.
Hvad ellers. Genbrug. Når celler når slutningen af livet, kan du rive dem i stykker og adskille aluminium fra den sorte masse. Det genvundne metal går tilbage til et smelter. Ikke ligefrem lukket sløjfe, da du mister nogle ved hvert trin, men bedre end at deponere det.
Jeg bør nævne dyne-værdien. Overflade energi. Folieoverfladen skal være ren nok til, at elektrodeopslæmningen fugter den jævnt. Du måler dette i dyn per centimeter. De fleste specifikationer kræver 32 eller højere. Hvis folien har siddet for længe i et lager og opsamlet forurening, vil du se gyllen perle op under belægningen. Det er en dårlig dag.
I hvert fald. Det er aluminiumsfolie i batterier. Intet som det, der er i din køkkenskuffe.
