リチウム電池では、アルミニウム箔は正極に、銅箔は負極に使用されます。これは主に、それらの物理的および化学的特性によるものです。電池の安定性を確保するために、アルミニウム箔と銅箔の純度は98％以上であることが求められます。では、なぜ電池の正極にアルミニウム箔を使用する必要があるのでしょうか？
バッテリー箔に対するメーカーの性能要件とは？
バッテリーメーカーは、バッテリーが高エネルギー密度を持ち、軽量化され、寿命が延びることを願っています。したがって、通常、バッテリーに対して次の性能要件があります。
| 要件名 | 詳細 |
| 厚さ | バッテリー箔の最薄厚さは8ミクロンに達しており、厚さの偏差は小さく、一般的に±4％以内、一部のバッテリーメーカーは±2％以内を要求しています。 |
| 表面品質 | 直径1mmを超えるピットは許容されず、0.5〜1mmのピットは3m²未満である必要があり、暗い表面には凸状の斑点や明るい斑点があってはなりません。 |
| 表面濡れ張力 | 一般的に、ユーザーは表面濡れ張力を30〜32dynの間で要求しますが、一部の敏感な材料はより高いダイン値を要求します。 |
| エッジ切断品質 | 切断エッジの品質は高く、クラックやバリがない必要があります。 |
| 機械的特性 | 厚さを薄くすると同時に、引張強度を同時に増加させる必要があります。そうしないと、耐摩耗性が要件を満たしません。工業用純アルミニウムの加工硬化の限界は310 N/mm²であり、現在のバッテリー箔の引張強度は主に190〜280 N/mm²の間です。 |
要するに、バッテリーメーカーは、高い導電性と低コストの材料を選択することを好みます。一般的な金属の中で、銅とアルミニウムはこの2つの要件を満たしていますが、銅はアルミニウムよりも高価であるため、アルミニウムが使用できる場合は銅は使用されません。これは、銅箔が正極下で容易に酸化し、酸化銅が導電性を持たないためです。したがって、正極にはアルミニウムバッテリー箔のみを使用できます。
なぜバッテリーにアルミニウム箔を選ぶのか？
アルミニウム箔は導電性が高く、柔らかく安価です。リチウム電池の巻線プロセスでは、材料は巻線中に極片が破損しないように、ある程度の柔らかさが必要です。アルミニウム箔は比較的柔らかい金属であり、比較的安価で資源が豊富です。
アルミニウム箔は空気中で比較的安定しています。アルミニウムは空気中で容易に反応し、アルミニウム箔の表面に酸化膜を形成してアルミニウムのさらなる反応を防ぎます。この酸化膜はまた、電解質中のアルミニウムを保護します。銅は空気中で比較的安定しており、乾燥空気中では基本的に反応しません。
リチウム電池の正極と負極の電位は、正極にアルミニウム箔、負極に銅箔を使用することを決定します。正極は高い電位を持ち、アルミニウムの酸化電位は高いです。さらに、アルミニウム箔の表面には緻密な酸化膜があり、内部のアルミニウムに対しても良好な保護効果があります。
リチウム電池市場の現状
近年、リチウム電池市場は急速に発展しています。正極アルミニウム箔は16ミクロンから12ミクロンに削減されました。現在、多くのバッテリーメーカーが10ミクロンのアルミニウム箔を使用しており、8ミクロンも使用しています。リチウム電池はアルミニウム箔と銅箔の純度に対する要求が高いため、両者の材料密度は基本的に同じレベルです。厚さが薄くなるにつれて、バッテリーの重量もますます小さくなっています。
厚さに加えて、リチウム電池はアルミニウム箔の表面品質にも要件があり、アルミニウム箔の両側の品質が類似し、コーティングが対称的であることが求められます。