Per le batterie agli ioni di litio, il foglio di alluminio viene solitamente utilizzato come collettore positivo e il foglio di rame viene utilizzato come collettore negativo. Per garantire la stabilità del collettore all'interno della batteria, la purezza di entrambi i collettori deve essere superiore al 98%. Con il continuo sviluppo della tecnologia delle batterie al litio, speriamo tutti che la densità energetica della batteria sarà la più alta possibile e il peso della batteria diventerà sempre più leggero, che si tratti di una batteria agli ioni di litio utilizzata nei prodotti digitali o di una batteria per veicoli elettrici. La cosa più importante nel collettore è ridurre lo spessore e il peso del collettore, in modo da ridurre intuitivamente il volume e il peso della batteria.

1. Requisiti di spessore del foglio di alluminio e rame per la batteria al litio

Con il rapido sviluppo della batteria al litio negli ultimi anni, anche il collettore per la batteria agli ioni di litio si è sviluppato rapidamente. Il foglio di alluminio positivo è stato ridotto da 16 um a 14 um e poi a 12 um. Ora molti produttori di batterie hanno prodotto in serie e utilizzato fogli di alluminio da 10 um o persino fogli di alluminio da 8 um. Poiché il foglio di rame per l'elettrodo negativo ha una buona flessibilità, il suo spessore è stato ridotto da 12 um a 10 um e poi a 8 um. Finora, la maggior parte dei produttori di batterie ha utilizzato 6 um nella produzione di massa e alcuni produttori stanno sviluppando 5 um/4 um che sono possibili da utilizzare. A causa degli elevati requisiti per la purezza del foglio di alluminio e rame utilizzato nelle batterie agli ioni di litio, la densità dei materiali è fondamentalmente allo stesso livello. Con la diminuzione dello spessore di sviluppo, anche la densità dell'area diminuirà di conseguenza e il peso delle batterie diventerà naturalmente sempre più piccolo, soddisfacendo i nostri requisiti per le batterie agli ioni di litio.

2. Requisiti di rugosità superficiale del foglio di alluminio e rame per la batteria al litio

Per quanto riguarda il collettore, oltre al suo spessore e peso, anche le prestazioni superficiali del collettore hanno un grande impatto sulla produzione e sulle prestazioni della batteria. Soprattutto per il collettore catodico, a causa dei difetti della tecnologia di preparazione, il foglio di rame sul mercato è principalmente a pelo singolo, pelo doppio e ruvido a doppio lato. L'asimmetria della struttura a due lati porta all'asimmetria della resistenza di contatto del rivestimento su entrambi i lati dell'elettrodo negativo, il che fa sì che la capacità dei due lati dell'elettrodo negativo non possa essere rilasciata uniformemente; Allo stesso tempo, l'asimmetria di entrambi i lati causa anche la forza di legame incoerente del rivestimento dell'elettrodo negativo, il che porta al grave squilibrio della durata del ciclo di carica e scarica del rivestimento dell'elettrodo negativo su entrambi i lati, accelerando così l'attenuazione della capacità della batteria.

Allo stesso modo, anche il foglio di alluminio positivo cerca di svilupparsi verso una struttura simmetrica bifacciale, ma al momento, a causa dell'influenza del processo di preparazione del foglio di alluminio, è importante utilizzare un foglio di alluminio lucidato monofacciale. Poiché il foglio di alluminio è fondamentalmente laminato da lingotti di alluminio con grande spessore, il contatto tra lingotti e rotoli di alluminio deve essere controllato durante la laminazione. Pertanto, i lubrificanti vengono generalmente aggiunti alla superficie del foglio di alluminio per proteggere lingotti e rotoli di alluminio. I lubrificanti sulla superficie hanno un certo impatto sull'elettrodo della batteria. Pertanto, per il foglio di alluminio, anche la rimozione dei lubrificanti dalla superficie è un fattore chiave.

3. Perché utilizzare un foglio di rame per il polo negativo e un foglio di alluminio per il polo positivo?

Innanzitutto, il foglio di rame e alluminio ha una buona conduttività, una consistenza morbida e un prezzo basso. Come tutti sappiamo, il principio di funzionamento della batteria agli ioni di litio è un dispositivo elettrochimico che converte l'energia chimica in energia elettrica. In questo processo, abbiamo bisogno di un mezzo per trasferire l'energia elettrica convertita dall'energia chimica e qui abbiamo bisogno di materiali conduttivi. Tra i materiali ordinari, i materiali metallici hanno la migliore conduttività, mentre il foglio di rame e il foglio di alluminio sono economici e hanno una buona conduttività. Allo stesso tempo, nelle batterie agli ioni di litio, abbiamo due importanti metodi di lavorazione: avvolgimento e laminazione.

Per quanto riguarda l'avvolgimento, il polo utilizzato per preparare la batteria deve avere una certa morbidezza per garantire che il polo non si rompa durante l'avvolgimento. Tra i materiali metallici, anche il foglio di rame e alluminio è un metallo morbido. Infine, considera il costo della preparazione della batteria. Relativamente parlando, il foglio di rame e alluminio è relativamente economico e il mondo è ricco di risorse di rame e alluminio.

In secondo luogo, il foglio di rame e alluminio è relativamente stabile nell'aria. L'alluminio è facile da reagire con l'ossigeno nell'aria, formando una pellicola di ossido denso sulla superficie dell'alluminio per impedire ulteriori reazioni dell'alluminio. Questa sottile pellicola di ossido può anche proteggere l'alluminio nell'elettrolita. Il rame è relativamente stabile nell'aria e non reagisce nell'aria secca.

In terzo luogo, i potenziali del polo positivo e negativo delle batterie agli ioni di litio determinano che il polo positivo utilizza un foglio di alluminio e il polo negativo utilizza un foglio di rame, piuttosto che il contrario. Grazie al suo elevato potenziale positivo, il foglio di rame si ossida facilmente a potenziali elevati, mentre l'alluminio ha un elevato potenziale di ossidazione e il foglio di alluminio presenta una pellicola di ossido densa sulla superficie, che offre anche una buona protezione per l'alluminio interno.