Que é o papel de aluminio?
A maioría da xente pensa en Reynolds Wrap cando escoita a folla de aluminio. No mundo da batería queremos dicir outra cousa.
LOTTE Aluminum abriu o terreo na súa planta de Elizabethtown en 2022. Pasei por diante do lugar o outono pasado e o edificio estaba levantado, o equipo entraba. Escolleron ese lugar porque Ford e SK están a construír o complexo de baterías BlueOval a cinco millas da estrada. Ten sentido. Quere que o seu provedor de follas pecha cando está executando 36.000 toneladas ao ano a través dunha liña de revestimento.
A lámina que fará LOTTE é para cátodos. Cada célula de-ión de litio ten dous colectores de corrente no seu interior. Cobre no lado do ánodo. Aluminio no lado do cátodo. O material activo-o teu NMC ou o teu LFP ou calquera tipo de química que esteas a executar-recóbrese nestas follas como unha suspensión húmida. Unha vez que seque tes un electrodo.
A xente pregunta por que non usar o mesmo metal para ambos. O cobre sería máis sinxelo. Unha cadea de subministración en lugar de dúas.
Aquí está o problema. O cobre disólvese.
No cátodo estás sentado por riba dos 3,5 voltios fronte ao litio. O cobre non pode manexar iso. Oxídase e vai en disolución. Samsung SDI publicou hai uns anos un boletín técnico que mostraba que o cobre comeza a corroerse ao redor de 3,4 voltios. Acabas cos ións de cobre que flotan no teu electrólito e, finalmente, se enchapan no ánodo. Iso mata a célula.
O aluminio tamén se oxida pero a capa de óxido que forma é diferente. O óxido de aluminio é denso e estable. En realidade protexe o metal debaixo. A capa ten só uns poucos nanómetros de espesor, polo que os electróns pasan directamente. Obtén resistencia á corrosión e condutividade ao mesmo tempo.
A folla en si é fina. Estamos a falar de 10 a 12 micras para a maioría das células de produción. UACJ en Xapón especifica os seus rolos en máis ou menos media micra en todo o ancho. Iso é axustado. Como referencia, unha folla de papel de copia ten unhas 100 micras.
O máis fino é mellor para a densidade de enerxía. Cada gramo de aluminio que non é material activo é peso morto. Algúns fabricantes de células baixaron ata 8 micras. A compensación é o manexo. Bágoas de folla fina na liña de revestimento. O teu control da tensión ten que ser perfecto. Unha engurra e esa sección do electrodo é chatarra.
"Vemos unha presión constante dos clientes para ir máis finos cada ano", díxome o mes pasado un enxeñeiro de procesos dunha operación de revestimento do Medio Oeste. "O equipo pode facelo, pero a túa taxa de rexeitamento sobe. Nalgún momento estás perdendo máis material entre bágoas do que aforras en peso".
A pureza tamén importa. A batería-de aluminio debe estar por encima do 98 %. As impurezas como o ferro ou o silicio crean inclusións na superficie da folla. Esas inclusións convértense en puntos débiles. O revestimento non se adhire correctamente ou ten buratos. De calquera xeito, a célula falla en QC.
A maior parte da folla de batería do mundo aínda procede de Asia. UACJ e Toyo en Xapón. LOTTE e Dongwon en Corea. Media ducia de grandes produtores en China, incluíndo Ding Sheng e Nanshan. A planta de Kentucky é un dos primeiros intentos serios de produción nacional. Fálase de que outros seguen pero aínda nada concreto.
Para as células LFP, moitos fabricantes pasaron a unha lámina-revestida de carbono. Dunmore en Bristol, Pensilvania fai isto. Poñen unha fina imprimación de carbón antes de recubrir o material activo. Axuda coa adhesión xa que o LFP non se pega ao aluminio puro tan ben como o fai NMC. Tamén reduce a resistencia de contacto na interface.
Que máis. Reciclaxe. Cando as células chegan ao final da súa vida podes trituralas e separar o aluminio da masa negra. O metal recuperado volve a unha fundición. Non é exactamente un ciclo pechado xa que perde algo en cada paso, pero é mellor que botalo en vertedoiro.
Debería mencionar o valor da dina. Enerxía superficial. A superficie da folla ten que estar o suficientemente limpa como para que a pasta do electrodo o molle uniformemente. Mides isto en dinas por centímetro. A maioría das especificacións piden 32 ou máis. Se a lámina permaneceu demasiado tempo nun almacén e colleu contaminación, verá que se levanta a suspensión durante o revestimento. Ese é un mal día.
De todos os xeitos. Iso é papel de aluminio en baterías. Nada como o que hai no caixón da túa cociña.
