Proč používat hliníkovou fólii pro kladnou elektrodu?
Katoda se vyrábí nanesením kaše z aktivního materiálu, vodivých přísad, pojiv a NMP na hliníkovou fólii nazývanou sběrač proudu a následným vysušením kaše. Jako sběrač proudu pro kladnou elektrodu se často používá hliníková fólie.
Proč tedy používat hliníkovou fólii? Důvod je vysvětlen níže.
(1) Musí mít vlastnosti, jako je odolnost vůči elektrolytům a antioxidantům
Povrch Al fólie je pokryt oxidovým filmem, který je pasivním stavem Al2O3, je tedy odolný vůči elektrolytu a oxidaci. Jedním z důvodů použití je proto to, že ani po delší době nekoroduje. Přítomnost filmu Al2O3 však zvyšuje kontaktní odpor s kompozitními materiály a mnoho společností usilovně pracuje na snížení kontaktního odporu zdrsněním povrchu.
(2) Lithium-hliníková slitina se nevytváří v rozsahu pracovního potenciálu kladné elektrody.
U lithium-iontových baterií je vážným problémem reakce s hliníkem, která má za následek tvorbu slitin lithia a hliníku. Při vzniku slitiny Li-Al během provozu baterie (nabíjení a vybíjení) se Li spotřebovává, což způsobí náhlý pokles kapacity, a Al se odlepuje od fólie sběrače proudu, což způsobuje rychlé stárnutí baterie.
Zde stručně vysvětlíme pracovní potenciál kladné elektrody. Svorkové napětí baterie je pracovní potenciál kladné elektrody - pracovní potenciál záporné elektrody. Napětí svorek baterie se pohybuje od přibližně 2-4V v závislosti na použitém aktivním materiálu. Proto kladná elektroda podle návrhu pracuje na vyšším potenciálu, asi 3-4,2 V ve srovnání s Li+/Li.
Na druhou stranu, potenciál tvorby výše uvedené slitiny Li-Al je asi 0,6V vzhledem k Li+/Li, což je mimo rozsah pracovního potenciálu kladné elektrody, takže není potřeba starosti s tvorbou Li-. Hliníková slitina, to je jeden z důvodů použití hliníkové fólie.
(3) Nízká cena a nízká hmotnost
Použití hliníkové fólie je levné a lehké, což je jeden z důvodů, proč se používá. U lithium-iontových baterií je důležité snížit vnitřní odpor, který lze snížit snížením přechodového odporu Al fólie nebo Cu fólie.
