알루미늄 호일이란 무엇입니까?
대부분의 사람들은 알루미늄 호일을 들으면 레이놀즈 랩(Reynolds Wrap)을 떠올립니다. 배터리 세계에서 우리는 완전히 다른 것을 의미합니다.
LOTTE 알루미늄은 2022년에 엘리자베스타운 공장 착공을 시작했습니다. 제가 지난 가을에 그 현장을 지나갔더니 건물이 올라가고 장비가 들어가고 있었습니다. 포드와 SK가 5마일 아래에 BlueOval 배터리 단지를 건설하고 있기 때문에 그들은 그 지점을 선택했습니다. 말이 되네요. 코팅 라인을 통해 연간 36,000톤을 운영할 때 포일 공급업체가 문을 닫기를 원합니다.
롯데가 만들 호일은 음극용 포일이다. 모든 리튬-이온 셀 내부에는 두 개의 전류 수집 장치가 있습니다. 양극 측의 구리. 음극 측의 알루미늄. 활성 물질-NMC나 LFP 또는 실행 중인 모든 화학 물질-은 젖은 슬러리로 이러한 포일에 코팅됩니다. 건조되면 전극이 생깁니다.
사람들은 두 가지 모두에 동일한 금속을 사용하지 않는 이유를 묻습니다. 구리는 더 간단할 것입니다. 두 개가 아닌 하나의 공급망.
여기에 문제가 있습니다. 구리가 용해됩니다.
음극에서는 리튬에 비해 3.5V 이상입니다. 구리는 이를 처리할 수 없습니다. 산화되어 용액으로 들어갑니다. 삼성 SDI는 몇 년 전 구리가 약 3.4V에서 부식되기 시작한다는 기술 게시판을 발표했습니다. 결국 전해질에 떠다니는 구리 이온이 생기고 결국 양극에 도금이 됩니다. 그러면 세포가 죽는다.
알루미늄도 산화되지만 형성되는 산화물 층은 다릅니다. 산화알루미늄은 조밀하고 안정적입니다. 실제로 아래의 금속을 보호합니다. 이 층의 두께는 불과 몇 나노미터에 불과하므로 전자가 바로 터널을 통과합니다. 내식성과 전도성을 동시에 얻을 수 있습니다.
호일 자체가 얇습니다. 우리는 대부분의 생산 셀에서 10~12미크론을 말합니다. 일본의 UACJ는 롤 폭을 ± 0.5 마이크론으로 지정합니다. 빡빡해요. 참고로 복사용지 한 장의 크기는 약 100미크론입니다.
에너지 밀도는 얇을수록 좋습니다. 활성 물질이 아닌 알루미늄 1g은 자중입니다. 일부 셀 제조업체는 8미크론으로 낮추었습니다. 절충안은 처리입니다. 코팅 라인의 얇은 포일이 찢어졌습니다. 긴장 조절이 완벽해야 합니다. 주름 하나와 전극의 그 부분이 스크랩입니다.
지난 달 중서부 코팅 사업부의 한 공정 엔지니어는 "매년 고객들로부터 더 얇아져야 한다는 꾸준한 압력을 받고 있습니다"라고 말했습니다. "장비로는 가능하지만 거부율이 높아집니다. 어떤 시점에서는 무게를 절약하는 것보다 찢어져서 더 많은 재료를 잃게 됩니다."
순결도 중요하다. 배터리-등급 알루미늄은 98% 이상이어야 합니다. 철이나 실리콘과 같은 불순물은 포일 표면에 함유물을 생성합니다. 이러한 내포물은 약점이 됩니다. 코팅이 제대로 접착되지 않거나 핀홀이 생깁니다. 어느 쪽이든 세포는 QC에 실패합니다.
세계 배터리 포일의 대부분은 여전히 아시아에서 생산됩니다. 일본의 UACJ와 Toyo. 한국의 롯데와 동원. Ding Sheng, Nanshan 등 중국 내 대형 생산업체가 6개입니다. 켄터키 공장은 국내 생산을 위한 최초의 진지한 시도 중 하나입니다. 다른 사람들도 따라한다는 이야기가 있지만 아직 구체적인 것은 없습니다.
LFP 전지의 경우 많은 제조업체가 탄소-코팅 포일로 전환했습니다. 펜실베이니아주 브리스톨에 있는 던모어(Dunmore)가 이런 일을 하고 있습니다. 활성 물질을 코팅하기 전에 얇은 탄소 프라이머를 내려 놓습니다. LFP는 NMC만큼 순수 알루미늄에 달라붙지 않기 때문에 접착에 도움이 됩니다. 또한 인터페이스의 접촉 저항을 줄입니다.
또 뭐야? 재활용. 세포의 수명이 다하면 세포를 잘게 자르고 검은 덩어리에서 알루미늄을 분리할 수 있습니다. 회수된 금속은 제련소로 되돌아갑니다. 각 단계에서 일부 손실이 발생하므로 정확히 닫힌 루프는 아니지만 매립하는 것보다 낫습니다.
다인 가치에 대해 언급해야겠습니다. 표면 에너지. 호일 표면은 전극 슬러리가 균일하게 젖을 정도로 깨끗해야 합니다. 이것을 센티미터당 다인으로 측정합니다. 대부분의 사양에서는 32 이상을 요구합니다. 호일을 창고에 너무 오랫동안 방치하여 오염 물질이 쌓이면 코팅 중에 슬러리 비드가 나타나는 것을 볼 수 있습니다. 그것은 나쁜 날입니다.
그래도. 그것은 배터리의 알루미늄 호일입니다. 부엌 서랍에 있는 것과 같은 것은 없습니다.
