SMM

Тенденции отрасли

Бурный рост отраслей электромобилей (NEV) и систем хранения энергии (ESS) привел к развитию алюминиевой фольги для литий-ионных батарей в сторону ультратонкости (≤10 мкм), требуя баланса между легким весом, высокой плотностью энергии и безопасностью. Толщина алюминиевой фольги в основном изменилась с 12 мкм до 8 мкм, однако стабильность процессов массового производства и выход продукции остаются узкими местами отрасли.

Определение технических проблем

Предел прокатки: при уменьшении толщины до менее 10 мкм сопротивление пластической деформации алюминиевой фольги резко возрастает, что приводит к таким проблемам, как обрыв полосы и поверхностные сквозные отверстия.

Несбалансированность характеристик: задача состоит в том, чтобы сбалансировать высокую прочность на растяжение (≥260 МПа) с низким удлинением (≤3%), чтобы избежать хрупкого разрушения во время циклов зарядки и разрядки батареи.

Основные трудности в процессе прокатки

1. Микроточное управление

Допуск по толщине должен быть стабилизирован в пределах **±0,1 мкм**, что трудно достичь с помощью традиционной компенсации прогиба валов прокатного стана. Колебания формы листа (например, волны в центре и по краям) значительно влияют на однородность толщины, требуя динамической корректировки распределения прокатного усилия.

2. Управление сопротивлением деформации материала

При ультратонкой прокатке измельчение алюминиевых зерен до субмикронного уровня может легко вызвать упрочнение от деформации и концентрацию остаточных напряжений. Асинхронная прокатка (контроль разности скоростей между верхним и нижним валом) используется для снижения сопротивления деформации, но требует одновременной оптимизации вязкости смазки и точности распыления.

3. Контроль качества поверхности

Шероховатость поверхности алюминиевой фольги должна быть ≤0,2 мкм, без микротрещин или оксидных слоев, невидимых невооруженным глазом. Прилипание пыли и царапины на поверхности валов во время прокатки являются основными источниками дефектов, что требует создания условий чистого помещения и систем онлайн-обнаружения дефектов.

Проблемы с характеристиками и их решения

1. Оптимизация механических характеристик

Баланс прочности и удлинения: за счет оптимизации состава сплава (например, добавление микродоз Fe, Si) и процессов промежуточной отжига (точный контроль времени отжига при 300-350℃) достигается измельчение зерен при одновременном повышении пластичности.

Повышение коррозионной стойкости: разработка технологий пассивирующих покрытий поверхности (например, композитные покрытия из фосфата + силикона) для защиты от коррозии электролита.

2. Проверка совместимости с батареей

Алюминиевая фольга должна пройти 500 циклов зарядки-разрядки с коэффициентом расширения толщины ≤5%.

Прочность межслойного сцепления с катодными материалами (например, LFP) должна быть ≥1,5 Н/см, чтобы избежать отслоения полосы.

Инновационные практики и достижения

1. Прорывы в процессах

North China Aluminum самостоятельно разработала шестивалковый прокатный стан UC + систему замкнутого цикла контроля формы листа, достигнув колебаний толщины ≤±0,08 мкм.

Инновационное применение технологии распыления наносмазки позволило увеличить скорость прокатки до 800 м/мин и снизить частоту обрыва полосы до менее 0,5%.

2. Данные о массовом производстве

Выход 8-микронной алюминиевой фольги увеличился с первоначальных 40% до 78%, при этом длина одного рулона превысила 20 000 метров. Продукт применяется в ведущих предприятиях по производству батарей, таких как CATL и BYD, повышая плотность энергии батареи на 10%-15%.