ในแบตเตอรี่ลิเธียม ฟอยล์อลูมิเนียม ถูกใช้สำหรับขั้วบวก และฟอยล์ทองแดงถูกใช้สำหรับขั้วลบ ส่วนใหญ่เป็นเพราะคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของพวกมัน เพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพของแบตเตอรี่ ความบริสุทธิ์ของฟอยล์อลูมิเนียมและฟอยล์ทองแดงจะต้องสูงกว่า 98% ดังนั้น ทำไมเราต้องใช้ฟอยล์อลูมิเนียมสำหรับขั้วบวกของแบตเตอรี่?
ผู้ผลิตมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพอะไรบ้างสำหรับฟอยล์แบตเตอรี่?
ผู้ผลิตแบตเตอรี่ทุกคนหวังว่าแบตเตอรี่จะมีพลังงานความหนาแน่นสูง ลดน้ำหนัก และยืดอายุการใช้งาน ดังนั้น พวกเขามักจะมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพดังต่อไปนี้สำหรับแบตเตอรี่:
| ชื่อข้อกำหนด | รายละเอียด |
| ความหนา | ความหนาที่บางที่สุดของฟอยล์แบตเตอรี่อยู่ที่ 8 ไมครอน และต้องมีความคลาดเคลื่อนของความหนาน้อย โดยทั่วไปอยู่ภายใน ±4% และผู้ผลิตแบตเตอรี่บางรายต้องการภายใน ±2% |
| ปริมาณพื้นผิว | ไม่อนุญาตให้มีหลุมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง >1 มม. บนพื้นผิว หลุมขนาด 0.5-1 มม. ควรมีน้อยกว่า 3 m² และพื้นผิวมืดไม่ควรมีจุดนูนหรือจุดสว่าง |
| แรงตึงผิวเปียก | โดยทั่วไป ผู้ใช้ต้องการให้แรงตึงผิวเปียกอยู่ระหว่าง 30-32dyn แต่บางวัสดุที่ไวต่อความรู้สึกต้องการค่าไดน์ที่สูงกว่า |
| คุณภาพการตัดขอบ | คุณภาพการตัดขอบควรสูง ไม่มีรอยแตกและเสี้ยน |
| คุณสมบัติทางกล | ในขณะที่ลดความหนา จะต้องเพิ่มความต้านทานแรงดึงพร้อมกัน มิฉะนั้น ความต้านทานการสึกหรอจะไม่เป็นไปตามข้อกำหนด ขีดจำกัดของการแข็งตัวของอลูมิเนียมบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรมคือ 310 N/mm² และความต้านทานแรงดึงของฟอยล์แบตเตอรี่ในปัจจุบันส่วนใหญ่อยู่ระหว่าง 190 ถึง 280 N/mm² |
กล่าวโดยสรุป ผู้ผลิตแบตเตอรี่ชอบเลือกวัสดุที่มีการนำไฟฟ้าสูงและต้นทุนต่ำ ในบรรดาโลหะทั่วไป ทองแดงและอลูมิเนียมตรงตามข้อกำหนดทั้งสองนี้ แต่ทองแดงมีราคาแพงกว่าอลูมิเนียม ดังนั้นจึงไม่ใช้ทองแดงเมื่อสามารถใช้อลูมิเนียมได้ ทั้งนี้เนื่องจากฟอยล์ทองแดงออกซิไดซ์ได้ง่ายภายใต้ขั้วบวก และทองแดงออกไซด์ไม่นำไฟฟ้า ดังนั้นจึงสามารถใช้ฟอยล์แบตเตอรี่อลูมิเนียมสำหรับขั้วบวกเท่านั้น
ทำไมต้องเลือกฟอยล์อลูมิเนียมสำหรับแบตเตอรี่?
ฟอยล์อลูมิเนียมมีการนำไฟฟ้าที่ดี นุ่ม และราคาถูก สำหรับกระบวนการพันของแบตเตอรี่ลิเธียม วัสดุจะต้องมีความนุ่มในระดับหนึ่งเพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนขั้วจะไม่แตกหักระหว่างการพัน ฟอยล์อลูมิเนียมเป็นโลหะที่ค่อนข้างนุ่ม และมีราคาค่อนข้างถูกและมีทรัพยากรมากมาย
ฟอยล์อลูมิเนียมค่อนข้างเสถียรในอากาศ อลูมิเนียมทำปฏิกิริยาได้ง่ายในอากาศ ก่อตัวเป็นฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวของฟอยล์อลูมิเนียมเพื่อป้องกันปฏิกิริยาเพิ่มเติมของอลูมิเนียม และฟิล์มออกไซด์นี้ยังช่วยปกป้องอลูมิเนียมในอิเล็กโทรไลต์ ทองแดงค่อนข้างเสถียรในอากาศและโดยทั่วไปจะไม่ทำปฏิกิริยาในอากาศแห้ง
ศักย์ไฟฟ้าบวกและลบของแบตเตอรี่ลิเธียมกำหนดว่าขั้วบวกใช้ฟอยล์อลูมิเนียมและขั้วลบใช้ฟอยล์ทองแดง ขั้วบวกมีศักย์ไฟฟ้าสูง ในขณะที่ศักย์ออกซิเดชันของอลูมิเนียมสูง นอกจากนี้ พื้นผิวของฟอยล์อลูมิเนียมยังมีฟิล์มออกไซด์หนาแน่น ซึ่งมีผลในการป้องกันที่ดีต่ออลูมิเนียมภายใน
สถานะปัจจุบันของตลาดแบตเตอรี่ลิเธียม
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ตลาดแบตเตอรี่ลิเธียมมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ฟอยล์อลูมิเนียมขั้วบวกลดลงจาก 16 ไมครอนเป็น 12 ไมครอน ตอนนี้ผู้ผลิตแบตเตอรี่หลายรายใช้ฟอยล์อลูมิเนียม 10 ไมครอน และแม้แต่ 8 ไมครอน เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมมีความต้องการสูงสำหรับความบริสุทธิ์ของฟอยล์อลูมิเนียมและฟอยล์ทองแดง ความหนาแน่นของวัสดุทั้งสองจึงอยู่ในระดับเดียวกัน เมื่อความหนาลดลง น้ำหนักของแบตเตอรี่ก็เล็กลงเรื่อยๆ
นอกเหนือจากความหนาแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียมยังมีข้อกำหนดสำหรับคุณภาพพื้นผิวของฟอยล์อลูมิเนียม โดยกำหนดให้คุณภาพของทั้งสองด้านของฟอยล์อลูมิเนียมมีความคล้ายคลึงกันและการเคลือบมีความสมมาตร