Nelle batterie al litio, il foglio di alluminio viene utilizzato per l'elettrodo positivo e il foglio di rame per l'elettrodo negativo, principalmente a causa delle loro proprietà fisiche e chimiche. Per garantire la stabilità della batteria, la purezza del foglio di alluminio e del foglio di rame deve essere superiore al 98%. Quindi, perché dobbiamo usare il foglio di alluminio per l'elettrodo positivo della batteria?
Quali sono i requisiti di prestazione dei produttori per il foglio per batterie?
I produttori di batterie sperano tutti che la batteria abbia un'elevata densità energetica, riduca il suo peso e prolunghi la sua durata. Pertanto, di solito hanno i seguenti requisiti di prestazione per le batterie:
| Nome del requisito | Dettagli |
| Spessore | Lo spessore più sottile del foglio per batterie ha raggiunto gli 8 micron e la deviazione dello spessore deve essere piccola, generalmente entro ±4%, e alcuni produttori di batterie richiedono entro ±2%. |
| Quantità della superficie | Sulla superficie non sono ammesse fossette con un diametro >1 mm, le fossette da 0,5-1 mm dovrebbero essere inferiori a 3 m², e la superficie scura non dovrebbe presentare macchie convesse o punti luminosi. |
| Tensione di bagnatura superficiale | Generalmente, gli utenti richiedono che la tensione di bagnatura superficiale sia compresa tra 30-32 dyn, ma alcuni materiali sensibili richiedono valori di dyn più elevati. |
| Qualità del taglio dei bordi | La qualità del bordo di taglio dovrebbe essere elevata, senza crepe e sbavature. |
| Proprietà meccaniche | Pur riducendo lo spessore, la sua resistenza alla trazione deve essere aumentata contemporaneamente; altrimenti, la resistenza all'usura non soddisferà i requisiti. Il limite di incrudimento dell'alluminio puro industriale è di 310 N/mm², e la resistenza alla trazione degli attuali fogli per batterie è per lo più compresa tra 190 e 280 N/mm². |
In breve, i produttori di batterie preferiscono scegliere materiali con forte conduttività e basso costo. Tra i metalli comuni, rame e alluminio soddisfano questi due requisiti, ma il rame è più costoso dell'alluminio, quindi il rame non viene utilizzato quando l'alluminio può essere utilizzato. Questo perché il foglio di rame si ossida facilmente sotto l'elettrodo positivo e l'ossido di rame non è conduttivo. Pertanto, solo il foglio di alluminio per batterie può essere utilizzato per l'elettrodo positivo.
Perché scegliere il foglio di alluminio per la batteria?
Il foglio di alluminio ha una buona conduttività ed è morbido ed economico. Per il processo di avvolgimento delle batterie al litio, il materiale deve avere un certo grado di morbidezza per garantire che la piastra polare non si rompa durante l'avvolgimento. Il foglio di alluminio è un metallo relativamente morbido, ed è relativamente economico e ha risorse abbondanti.
Il foglio di alluminio è relativamente stabile nell'aria. L'alluminio reagisce facilmente nell'aria, formando un film di ossido sulla superficie del foglio di alluminio per impedire un'ulteriore reazione dell'alluminio, e questo film di ossido protegge anche l'alluminio nell'elettrolita. Il rame è relativamente stabile nell'aria e fondamentalmente non reagisce in aria secca.
I potenziali positivi e negativi delle batterie al litio determinano che l'elettrodo positivo utilizzi il foglio di alluminio e l'elettrodo negativo utilizzi il foglio di rame. L'elettrodo positivo ha un potenziale elevato, mentre il potenziale di ossidazione dell'alluminio è elevato. Inoltre, la superficie del foglio di alluminio ha un film di ossido denso, che ha anche un buon effetto protettivo sull'alluminio interno.
Stato attuale del mercato delle batterie al litio
Negli ultimi anni, il mercato delle batterie al litio si è sviluppato rapidamente. Il foglio di alluminio dell'elettrodo positivo è stato ridotto da 16 micron a 12 micron. Ora molti produttori di batterie hanno utilizzato fogli di alluminio da 10 micron e persino 8 micron. Poiché le batterie al litio hanno requisiti elevati per la purezza del foglio di alluminio e del foglio di rame, la densità del materiale dei due è fondamentalmente allo stesso livello. Man mano che lo spessore diminuisce, anche il peso della batteria diventa sempre più piccolo.
Oltre allo spessore, le batterie al litio hanno anche requisiti per la qualità della superficie del foglio di alluminio, richiedendo che la qualità di entrambi i lati del foglio di alluminio sia simile e che il rivestimento sia simmetrico.