Vad är aluminiumfolie?
De flesta tänker på Reynolds Wrap när de hör aluminiumfolie. I batterivärlden menar vi något helt annat.
LOTTE Aluminium bröt mark på deras fabrik i Elizabethtown redan 2022. Jag körde förbi platsen i höstas och byggnaden var uppe, utrustningen gick in. De valde den platsen eftersom Ford och SK bygger BlueOval-batterikomplexet fem miles på vägen. Förnuftigt. Du vill ha din folieleverantör nära när du kör 36 000 ton per år genom en beläggningslinje.
Den folie som LOTTE kommer att göra är för katoder. Varje litium-joncell har två strömavtagare inuti. Koppar på anodsidan. Aluminium på katodsidan. Det aktiva materialet-din NMC eller din LFP eller vilken kemi du än använder-beläggs på dessa folier som en våt uppslamning. När det torkar har du en elektrod.
Folk frågar varför inte använda samma metall för båda. Koppar skulle vara enklare. En försörjningskedja istället för två.
Här är problemet. Koppar löses upp.
Vid katoden sitter du över 3,5 volt mot litium. Koppar klarar inte av det. Det oxiderar och går i lösning. Samsung SDI gav ut en teknisk bulletin för några år sedan som visade att koppar börjar korrodera runt 3,4 volt. Det slutar med att kopparjoner flyter runt i din elektrolyt och så småningom pläterar ut på anoden. Det dödar cellen.
Aluminium oxiderar också men oxidskiktet det bildar är annorlunda. Aluminiumoxid är tät och stabil. Det skyddar faktiskt metallen under. Lagret är bara några nanometer tjockt så elektroner tunnelerar rakt igenom. Du får korrosionsbeständighet och konduktivitet på samma gång.
Själva folien är tunn. Vi talar om 10 till 12 mikron för de flesta produktionsceller. UACJ i Japan specificerar sina rullar till plus eller minus en halv mikron över bredden. Det är tight. Som referens är ett pappersark cirka 100 mikron.
Tunnare är bättre för energitätheten. Varje gram aluminium som inte är aktivt material är dödvikt. Vissa celltillverkare har tryckt ner till 8 mikron. Avvägningen är hantering. Tunn folie revor på beläggningslinjen. Din spänningskontroll måste vara perfekt. En rynka och den delen av elektroden är skrot.
"Vi ser ett konstant tryck från kunderna att bli tunnare varje år," sa en processingenjör vid en beläggningsverksamhet i Mellanvästern till mig förra månaden. "Utrustningen kan göra det men din avvisningsfrekvens ökar. Vid något tillfälle tappar du mer material till tårar än du sparar i vikt."
Renhet spelar också roll. Batteri-aluminium måste vara över 98 procent. Föroreningar som järn eller kisel skapar inneslutningar i folieytan. Dessa inneslutningar blir svaga punkter. Beläggningen fäster inte ordentligt eller så får du hål. I vilket fall som helst misslyckas cellen med QC.
Det mesta av världens batterifolie kommer fortfarande från Asien. UACJ och Toyo i Japan. LOTTE och Dongwon i Korea. Ett halvdussin stora producenter i Kina inklusive Ding Sheng och Nanshan. Anläggningen i Kentucky är ett av de första seriösa försöken med inhemsk produktion. Det talas om att andra följer efter men inget konkret än.
För LFP-celler har många tillverkare gått över till kol-belagd folie. Dunmore i Bristol, Pennsylvania gör detta. De lägger ner en tunn kolprimer innan du belägger det aktiva materialet. Det hjälper med vidhäftningen eftersom LFP inte fastnar på blankt aluminium så bra som NMC gör. Minskar även kontaktmotståndet vid gränssnittet.
Vad mer. Återvinning. När celler når slutet av livet kan du strimla dem och separera aluminiumet från den svarta massan. Den återvunna metallen går tillbaka till ett smältverk. Inte precis sluten slinga eftersom du tappar en del vid varje steg men bättre än att deponera det.
Jag borde nämna det med dynevärde. Ytenergi. Folieytan måste vara så ren att elektroduppslamningen väter den jämnt. Du mäter detta i dyn per centimeter. De flesta specifikationer kräver 32 eller högre. Om folien satt i ett lager för länge och tog upp föroreningar kommer du att se slurryn pärla ihop sig under beläggningen. Det är en dålig dag.
I alla fall. Det är aluminiumfolie i batterier. Inget som det som finns i din kökslåda.
