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    鋁箔電暈處理機工作原理

    2022-08-19【

    今年以來,新能源汽車市場延續去年第四季度高增長態勢,帶動動力電池裝機電量同步大幅提升,對鋰電池鋁箔市場需求大幅增長。

    近年來,鋰電池的用途大大拓寬,鋁箔的需求量也隨之快速提高,電池箔正作為一個獨立的鋁箔品種為大眾所熟知。鋰電鋁箔用作鋰離子電池的集電器,可以分為動力鋰電池箔、消費類電池箔、儲能電池箔,其中動力鋰電池箔目前需求量最大,消費類電池鋁箔市場基本飽和。未來,動力鋰電池鋁箔需求比例會進一步增加,儲能電池鋁箔也會逐漸增長。

    鋁箔是商用鋰離子電池最主要的正極集流體。常規的鋁箔正極集流體存在一些問題,如剛性的鋁箔與正極活性單元界面處存在接觸阻抗,與活性物質的界面內阻較大;與正極活性單元粘結薄弱,電極的體積隨著充放電的進行不斷變化,顆粒物質容易掉粉,從而加速容量和壽命的衰減;電解液氧化分解的產物會在鋁箔上發生電化學反應,導致鋁箔加速腐蝕。為此,人們開展了對鋁箔的改性研究,化學刻蝕、電化學刻蝕、直流陽極氧化、電暈處理及導電涂層-基材表面涂碳(石墨烯涂層、碳納米管涂層和復合涂層)等改性方法。

    隨著鋰電池行業的發展,客戶對鋰電池鋁箔的表面質量要求日益提高,特別對表面潤濕張力提出了嚴苛要求。

    鋁箔表面潤濕張力值的影響因素

    原因分析在鋰電池鋁箔生產過程中,鋁箔經過軋制,軋制油的粘度、添加劑配比會影響到鋰電池鋁箔的表面帶油情況,即成品下線時鋰電池鋁箔表面的帶油量直接影響達因值。

    鋁箔電暈處理前后對比:

    如圖1所示為不同箔材用達因筆測試的達因值:其中從左到有分別為:正常鋁箔(30)、正常銅箔(30)、2000W電暈鋁箔(34)、2500W電暈鋁箔(34)=由測得的達因值可知,箔材表面張力:電暈鋁箔>正常鋁箔

     率箔電暈處理前后對比

    由于經過電暈處理的鋁箔其表面粗糙度明顯提高,這樣才有更多的粘合劑滲入表面空隙內,排除界面上吸附的空氣,才能產生粘接作用。對于材料處理面我們常常使用達因水進行涂抹敷在處理面上來進行鑒別,當然也可以采用丁酮或者蒸餾水,同樣可以達到相同的效果。

    鋁箔電暈處理機原理:

    鋁箔電暈處理機主要部件是導輥、絕緣輥、電極和高頻高壓電源等。電暈是產生低溫等離子體的重要方法之一,電暈等離子體的本質是由電子、激發態分子、激發態原子、自由基、電荷數相等的正負離子以及各種能量的光量子組成的復雜體系。在高壓電極與接地電極之間通過電暈放電電離空氣產生混合等離子體,在電場作用下加速打擊到電極之間的高分子材料表面,從而引起材料表面的物理和化學性能改變。

    電暈處理后變化

    表面形貌

    電暈處理會使鋁箔表面的粗糙度增大,電暈處理后鋁箔表面粗糙度變大的原因主要有:(1)電暈放電時產生的等離子體氣體的沖刷作用;(2)放電產生的臭氧使表面部分分子氧化成低級小分子而揮發掉;(3)等離子體的刻蝕作用使材料表面的弱物理結合消解,同時斷裂的分子鏈間相互結合,形成“峰”和“谷”。

    表面生成自由基

    電暈處理對鋁箔材料表面結構具有一定的破壞作用,在經過電暈改性后,在表面引入了大量的極性基團,表面極性提高,表面能有所增加,有利于液體在其基層潤濕,使粘接過程產生共價鍵結合的可能性大幅提高。

    同時電暈空氣放電產生的臭氧在鋁箔表面高濃度聚集,把表面油污變為二氧化碳和水。

    對鋁箔進行電暈處理可以提高活性物質與鋁箔間的粘附力,降低電池的接觸電阻,從而可以提高電池的循環壽命和倍率充放電性能,但是AI箔的電暈處理效果是在很短的時間內有效的,超過一定的時間,處理后的Al箔與空氣接觸容易鈍化,這樣對活性物質的粘附能力會起到負面的影響,因此電暈Al箔的使用是有一定的時間周期的。



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