Szénbevonatú alumíniumfólia gyártási folyamatábrája

A szénbevonatú alumíniumfólia a LIFP akkumulátor katódkollektorának kulcsfontosságú anyaga; a gyártási folyamat főként két részből áll: a csupasz alumíniumfólia gyártásából és a szénbevonatú fólia gyártásából. Ezek közül a szénbevonat gyártása a központi szakasz, amely magában foglalja az iszap előkészítését, a bevonás, a szárítás, a minőségellenőrzés és az utókezelést.

1. Csupasz alumínium gyártás (alapanyag)

A szénbevonatú alumíniumfólia alapanyaga a nagy tisztaságú akkumulátor-alumíniumfólia (99,9% feletti tisztaság, a szokásos vastagság 10-20 μm), amelyet elsősorban öntvényhengerléses-hidegenhengerlési eljárással állítanak elő.

• Olvasztás és homogenizálás:                                                                                                                                                                                                                                  Az alumíniumöntvényeket vagy tuskókat megolvasztják és alumíniumtekercsekké öntik, majd homogenizációs kezelésnek vetik alá a belső feszültségek kiküszöbölése és a mikroszerkezeti egyenletesség javítása érdekében.
• Meleghengerlés vs. hideghengerlés: Több hengerlési eljárással – beleértve a meleghengerlést, a hideghengerlést, a közbenső lágyítást és a végső hengerlést – az alumínium anyagot a megadott méretekre alakítják, biztosítva, hogy az alumíniumfólia vastagsága, felületi érdessége és mechanikai tulajdonságai megfeleljenek az előírt szabványoknak.
• Felületkezelés: A csupasz alumíniumfólia felületén általában oxidréteg és olaj található, amelyeket lúgos tisztítással, savas tisztítással, ultrahangos tisztítással vagy koronakezeléssel kell eltávolítani, többek között a felület tisztaságának és aktiválásának elérése érdekében, javítva a későbbi szénbevonat tapadását.

2. Szénbevonat gyártása (alapvető lépések)

• Szénbevonat szuszpenzió előkészítése

Nyersanyag arány:

Keverjen össze vezetőképes szén anyagokat (pl. korom, grafit, szén nanocsövek, grafén stb.) filmképző szerrel (pl. PVDF, akrilát alapú kötőanyagok stb.), oldószerrel (pl. ioncserélt víz, izopropanol stb.) és adalékanyagokkal (pl. diszpergálószerek, nedvesítőszerek stb.) meghatározott arányban.

 

Diszpergálás és finomítás:

Az anyagot homokmalommal vagy nagy sebességű diszpergálóval kell keverni és finomítani a zagy viszkozitásának, szilárdanyag-tartalmának és részecskeméretének szabályozására, biztosítva, hogy a zagy egyenletes, stabil és csomósodásmentes legyen.

 

• Bevonási folyamat

Bevonatolási módszer:

Az általános megközelítés a folyamatos hengerléses bevonási eljárásokat foglalja magában (mint például a mélynyomásos bevonatolás, a pengés bevonatolás, a hengerléses bevonatolás vagy a szóróbevonatolás). Ezek közül a mélynyomásos bevonatolás a legelterjedtebb, mivel képes pontosan szabályozni a bevonat vastagságát (±0,5 μm-en belül), és alkalmas a folyamatos gyártásra.

Paramétervezérlés:

A bevonási sebességet, az alumíniumfóliák közötti feketeséget és a bevonat szakítószilárdságát szabályozni kell annak érdekében, hogy a zagy folyamatosan és egyenletesen bevonható legyen az alumíniumfóliára.

• Szárítás és megszilárdulás

Szegmentált szárítás és gradiens kikeményedés:

A bevonás után az alumíniumfóliát egy többlépcsős, hőmérséklet-szabályozott kemencébe helyezik (pl. forró levegős szárító kemencébe, infravörös szárító kemencébe vagy alagút-szárító kemencébe) egy gradiens fűtési folyamathoz, amely elősegíti az oldószer gyors elpárolgását és a szénréteg előzetes kikeményedését, ezáltal megakadályozva a bevonat repedését vagy hólyagosodását.

Magas hőmérsékletű kikeményedés:

Bizonyos eljárásokban a bevont fóliát magas hőmérsékleten kell kikeményíteni egy kikeményítő kemencében; ez a magas hőmérsékletű melegítés biztosítja a szénréteg teljes kikeményedését, ezáltal növelve a bevonat és az alumíniumfólia közötti tapadási szilárdságot, valamint a vezetőképes hálózat stabilitását.

•  Minőségellenőrzés

 

A hasítás előtt és után a készterméket teljes körűen ellenőrizni kell, beleértve a bevonat vastagságának mérését (vastagságmérővel), a vezetőképesség/téglalap alakú ellenállás vizsgálatát (ellenállásmérővel), a tapadásvizsgálatot (delaminációs vizsgálat) és a felületi hibák vizsgálatát (vizuális vagy optikai ellenőrzés); el kell utasítani minden hibát, például a hiányos bevonatot, a karcolásokat vagy az anyagleválást.

• Kezelés utáni

A kész bevonattal és szilárd eljárással kezelt alumíniumfólia egy hűtőrendszeren halad át, és kiegyenlíti az esetleges eltéréseket. A precíz vágást vágógéppel kell elvégezni az akkumulátor gyártójának specifikációi szerint (pl. keskeny tekercsek). Végül a terméket egy tekercselőgép segítségével egy kész tekercsre tekercselik, majd antisztatikus/nedvességálló fóliával csomagolják.