SMM

Xu hướng ngành

Sự tăng trưởng mạnh mẽ của các ngành công nghiệp NEV và ESS đã thúc đẩy sự phát triển của lá nhôm pin lithium theo hướng siêu mỏng (≤10μm), đòi hỏi phải cân bằng giữa trọng lượng nhẹ, mật độ năng lượng cao và an toàn. Độ dày lá nhôm chính thống đã phát triển từ 12μm xuống còn 8μm, nhưng sự ổn định của quy trình sản xuất hàng loạt và tỷ lệ năng suất vẫn là nút thắt của ngành.

Xác định thách thức kỹ thuật

Giới hạn cán: Khi độ dày giảm xuống dưới 10μm, khả năng chống biến dạng dẻo của lá nhôm tăng mạnh, dẫn đến các vấn đề như đứt cuộn và lỗ kim trên bề mặt.

Sự mất cân bằng về hiệu suất: Thách thức là phải cân bằng giữa độ bền kéo cao (≥260MPa) và độ giãn dài thấp (≤3%) để tránh gãy giòn trong các chu kỳ sạc và xả pin.

Những khó khăn cốt lõi trong quy trình cán

1. Kiểm soát chính xác vi mô

Dung sai độ dày phải được ổn định trong phạm vi **±0,1μm**, điều này rất khó đạt được với hệ thống bù uốn cong của hệ thống con lăn cán truyền thống. Sự dao động hình dạng tấm (như sóng trung tâm và sóng cạnh) ảnh hưởng đáng kể đến độ đồng đều độ dày, đòi hỏi phải điều chỉnh phân bố lực cán động.

2. Quản lý khả năng chống biến dạng vật liệu

Trong quá trình cán siêu mỏng, việc tinh luyện hạt nhôm xuống cấp độ dưới micron có thể dễ dàng kích hoạt sự cứng làm việc và tập trung ứng suất dư. Cán không đồng bộ (kiểm soát sự khác biệt tốc độ giữa các con lăn trên và dưới) được sử dụng để giảm khả năng chống biến dạng, nhưng nó đòi hỏi phải tối ưu hóa đồng thời độ nhớt chất bôi trơn và độ chính xác phun.

3. Kiểm soát chất lượng bề mặt

Độ nhám bề mặt lá nhôm phải ≤0,2μm, không có vết nứt vi mô hoặc lớp oxit không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Bám bụi và trầy xước bề mặt con lăn trong quá trình cán là nguồn gốc chính của các khiếm khuyết, đòi hỏi phải có môi trường cấp phòng sạch và hệ thống phát hiện khiếm khuyết trực tuyến.

Thách thức về hiệu suất và giải pháp

1. Tối ưu hóa hiệu suất cơ học

Cân bằng độ bền kéo - độ giãn dài: Thông qua tối ưu hóa thành phần hợp kim (ví dụ: thêm một lượng nhỏ Fe, Si) và các quy trình ủ trung gian (kiểm soát chính xác thời gian ủ ở 300-350℃), tinh luyện hạt được thực hiện trong khi tăng cường độ dẻo.

Tăng cường khả năng chống ăn mòn: Phát triển các công nghệ lớp phủ thụ động bề mặt (ví dụ: lớp phủ tổng hợp phosphate + silicone) để chống ăn mòn điện giải.

2. Xác minh khả năng tương thích pin

Lá nhôm phải vượt qua thử nghiệm 500 chu kỳ sạc - xả với tỷ lệ giãn nở độ dày ≤5%.

Độ bền liên kết giao diện với vật liệu cực âm (ví dụ: LFP) phải ≥1,5N/cm để tránh bong tróc cực.

Thực tiễn và thành tựu đổi mới

1. Đột phá quy trình

North China Aluminum đã tự phát triển hệ thống điều khiển vòng kín máy cán UC sáu con lăn + máy đo hình dạng, đạt được dao động độ dày ≤±0,08μm.

Ứng dụng sáng tạo công nghệ phun chất bôi trơn nano đã tăng tốc độ cán lên 800m/phút và giảm tỷ lệ đứt cuộn xuống dưới 0,5%.

2. Dữ liệu sản xuất hàng loạt

Tỷ lệ năng suất của lá nhôm 8μm đã tăng từ 40% ban đầu lên 78%, với chiều dài cuộn đơn vượt quá 20.000 mét. Sản phẩm được áp dụng tại các doanh nghiệp pin hàng đầu như CATL và BYD, nâng cao mật độ năng lượng pin từ 10%-15%.