Co je hliníková fólie?
Většina lidí si představí Reynolds Wrap, když slyší hliníkovou fólii. Ve světě baterií máme na mysli něco úplně jiného.
Společnost LOTTE Aluminium prorazila půdu v jejich továrně v Elizabethtown v roce 2022. Loni na podzim jsem projel kolem místa a budova byla postavena, vybavení šlo dovnitř. Vybrali si to místo, protože Ford a SK staví bateriový komplex BlueOval pět mil po silnici. Dává to smysl. Chcete, aby byl váš dodavatel fólií uzavřen, když propustíte 36 000 tun ročně na potahovací lince.
Fólie, kterou LOTTE vyrobí, je pro katody. Každý lithium-iontový článek má uvnitř dva sběrače proudu. Měď na straně anody. Hliník na straně katody. Aktivní materiál-vaše NMC nebo LFP nebo jakákoli chemie, kterou používáte-se nanese na tyto fólie jako mokrá kaše. Jakmile uschne, máte elektrodu.
Lidé se ptají, proč nepoužít stejný kov pro oba. Měď by byla jednodušší. Jeden dodavatelský řetězec místo dvou.
Tady je problém. Měď se rozpouští.
Na katodě sedíte nad 3,5 V oproti lithiu. To měď nezvládne. Oxiduje a přechází do roztoku. Samsung SDI vydal před několika lety technický bulletin, který ukazuje, že měď začíná korodovat kolem 3,4 voltu. Skončíte s ionty mědi plovoucími ve vašem elektrolytu a nakonec se pokovují na anodě. To zabíjí buňku.
Hliník také oxiduje, ale oxidová vrstva, kterou tvoří, je odlišná. Oxid hlinitý je hustý a stabilní. Ve skutečnosti chrání kov pod ním. Vrstva je silná jen několik nanometrů, takže elektrony tunelují přímo skrz. Získáte odolnost proti korozi a zároveň vodivost.
Samotná fólie je tenká. U většiny produkčních buněk mluvíme o 10 až 12 mikronech. UACJ v Japonsku specifikuje jejich role na plus minus půl mikronu na šířku. To je těsné. Pro srovnání má list kopírovacího papíru přibližně 100 mikronů.
Pro hustotu energie je lepší tenčí. Každý gram hliníku, který není aktivní látkou, je mrtvá hmotnost. Někteří výrobci buněk stlačili až 8 mikronů. Kompromisem je manipulace. Na potahovací lince se trhá tenká fólie. Vaše kontrola napětí musí být perfektní. Jedna vráska a ta část elektrody je šrot.
"Vidíme stálý tlak ze strany zákazníků, aby se každý rok ztenčovali," řekl mi minulý měsíc procesní inženýr z lakovny na Midwest. "Zařízení to dokáže, ale počet zmetků stoupá. V určitém okamžiku ztrácíte více materiálu k slzám, než ušetříte na váze."
Na čistotě také záleží. Úroveň hliníku-pro baterie musí být vyšší než 98 procent. Nečistoty jako železo nebo křemík vytvářejí inkluze na povrchu fólie. Tyto inkluze se stávají slabými místy. Povlak správně nepřilne nebo máte dírky. Buď jak buď, buňka selže QC.
Většina světové bateriové fólie stále pochází z Asie. UACJ a Toyo v Japonsku. LOTTE a Dongwon v Koreji. Půl tuctu velkých výrobců v Číně včetně Ding Sheng a Nanshan. Závod v Kentucky je jedním z prvních vážných pokusů o domácí produkci. Mluví se o dalších, kteří budou následovat, ale zatím nic konkrétního.
U článků LFP mnoho výrobců přešlo na folii potaženou uhlíkem-. Dunmore v Bristolu v Pensylvánii to dělá. Před nanesením aktivního materiálu nanesou tenký uhlíkový základ. Pomáhá s přilnavostí, protože LFP se nelepí na holý hliník tak dobře jako NMC. Také snižuje přechodový odpor na rozhraní.
Co ještě. Recyklace. Když buňky dosáhnou konce životnosti, můžete je rozřezat a oddělit hliník od černé hmoty. Získaný kov se vrací zpět do huti. Není to úplně uzavřená smyčka, protože na každém kroku něco ztratíte, ale lepší než skládkování.
Měl bych zmínit věc s hodnotou dyne. Povrchová energie. Povrch fólie musí být dostatečně čistý, aby jej kal elektrody rovnoměrně smáčel. Toto měříte v dynech na centimetr. Většina specifikací vyžaduje 32 nebo vyšší. Pokud fólie ležela ve skladu příliš dlouho a zachytila kontaminaci, uvidíte během nanášení shluky kaše. To je špatný den.
Stejně. To je hliníková fólie v bateriích. Nic takového, co je ve vaší kuchyňské zásuvce.
