Dalam filem plastik aluminium yang digunakan untuk bateri litium-ion, tiub teras PP, terutamanya CPP, adalah pilihan yang paling biasa untuk lapisan dalam, manakalaTiub teras PEhampir tidak pernah digunakan.
Sebab utama ialah tiub teras PP mengatasi tiub teras PE dalam rintangan elektrolit, rintangan suhu tinggi, kekuatan pengedap haba, dan rintangan kepada bengkak dan kakisan. Ciri-ciri ini menjadikan PP lebih sesuai dengan keperluan keselamatan dan jangka hayat yang ketat bagi bateri litium-ion.
Struktur Filem Aluminium-Plastik Biasa
Struktur filem aluminium-plastik biasa untuk sel kantung litium-ion terdiri daripada berbilang lapisan berfungsi. Setiap lapisan menyumbang kepada prestasi penghalang keseluruhan, perlindungan mekanikal dan keupayaan pengedap haba filem.
| Lapisan | Ketebalan Biasa | Fungsi |
|---|---|---|
| PET | 6 μm | Lapisan pelindung luar |
| Pelekat Lapisan Luar | 3 μm | Lapisan ikatan |
| NY | 15 μm | Lapisan sokongan mekanikal |
| Pelekat Lapisan Luar | 3 μm | Lapisan ikatan |
| AL | 40 μm | Lapisan penghalang logam |
| Pelekat Lapisan Dalam | 3 μm | Lapisan ikatan |
| CPP | 80 μm | Lapisan pengedap haba dalaman |
1. Rintangan Elektrolit Tidak Mencukupi dan Risiko Bengkak
Fungsi teras filem aluminium-plastik dalam sel kantung litium-ion adalah untuk membungkus sel dan mengasingkannya daripada persekitaran luaran. Lapisan kedap haba dalaman secara amnya menggunakan polipropilena tuang (CPP), tepat kerana rintangannya yang sangat baik terhadap elektrolit.
Struktur molekul PE terdiri daripada unit berulang simetri sepenuhnya -CH₂-CH₂-, tanpa kumpulan metil rantai sisi, dan segmen rantainya mempamerkan fleksibiliti yang tinggi. Parameter keterlarutannya (16.0–16.5 MPa¹ᐟ²) hampir sama dengan pelarut elektrolit berasaskan karbonat, seperti DMC, EMC dan EC, dengan parameter keterlarutan 16.5–17.5 MPa¹ᐟ². Ini menjadikan PE sangat mudah terdedah kepada bengkak, resapan dan juga pembubaran oleh elektrolit.
Jika teras tiub PE digunakan untuk menggulung filem aluminium-plastik, semasa pengkapsulan sel bateri berikutnya, pembentukan dan penuaan, proses yang melibatkan sentuhan dengan elektrolit, teras tiub mungkin membengkak dan berubah bentuk. Ini boleh membawa kepada tekanan dalaman yang tidak sekata dalam gulungan filem dan boleh menyebabkan penembusan filem aluminium-plastik atau kebocoran elektrolit, secara langsung menjejaskan keselamatan bateri.
Sebaliknya, polipropilena (PP), disebabkan oleh halangan sterik yang disebabkan oleh kumpulan metilnya, mempunyai parameter keterlarutan 17.5–18.5 MPa¹ᐟ², yang berada di luar julat biasa pelarut elektrolit yang diterangkan di atas. Ia menunjukkan pembengkakan yang kurang ketara dan oleh itu lebih sesuai untuk aplikasi ini.
2. Kekuatan Mekanikal dan Ketepatan Pembentukan Mempengaruhi Kualiti Penggulungan
Filem aluminium-plastik untuk sel kantung litium-ion ialah filem ketepatan nilai tambah tinggi yang menuntut standard kerataan dan konsentrik yang tinggi semasa penggulungan. Kekuatan tegangan bahan PE (≥20 MPa) adalah lebih rendah daripada PP (≥30 MPa), dan PE juga mempunyai ketegaran yang lebih rendah.
Di bawah tegangan tinggi yang dikenakan semasa penggulungan berkelajuan tinggi, teras PE lebih terdedah kepada ubah bentuk dan sisihan kebulatan. Perubahan dimensi ini boleh menyumbang kepada tepi yang tidak rata, lipatan dan terowong dalam gulungan filem.
Tiub Teras PE
Kekuatan tegangan dan ketegaran yang lebih rendah boleh menjadikan teras PE lebih mudah terdedah kepada ubah bentuk di bawah tegangan belitan tinggi, menjejaskan geometri gulungan dan konsistensi belitan.
Tiub Teras ABS dan PP
Tiub teras ABS, PP dan FRP memberikan ketegaran yang lebih besar dan kestabilan dimensi, membantu mengekalkan ketumpuan gulungan filem semasa celahan dan penggulungan berkelajuan tinggi.
Tiub teras ABS, khususnya, menggabungkan keliatan dengan ketegaran. Apabila dihasilkan di bawah keadaan bilik bersih terkawal, ia juga boleh membantu mengawal kebersihan permukaan dan mengurangkan risiko bahan asing mencemari filem aluminium-plastik.
3. Had Rintangan Suhu Tinggi yang Lemah Keserasian Proses
Pengeluaran filem aluminium-plastik untuk bateri litium-ion, serta pembuatan sel bateri, melibatkan peringkat suhu tinggi seperti penaik, pengedap haba dan pembentukan. Suhu selalunya boleh mencapai 80–120 °C.
PE mempunyai takat lebur yang agak rendah iaitu kira-kira 105–130 °C dan suhu operasi berterusan maksimum di bawah 80 °C. Pada suhu tinggi, PE boleh melembut dan menjalar, yang berpotensi mengakibatkan ubah bentuk dimensi. Ini boleh menjejaskan kestabilan belitan dan pelepasan serta pemprosesan seterusnya.
PP:PP mempunyai takat lebur kira-kira 160–170 °C dan boleh kekal stabil dalam tempoh yang lama dalam persekitaran sekitar 100–120 °C.
ABS:Tiub teras ABS juga menyediakan rintangan suhu yang sesuai untuk keperluan proses standard, membantu mengelakkan ubah bentuk semasa peringkat pemprosesan yang berkaitan.
Berbanding dengan PE, PP dan tiub teras ABS yang sesuai oleh itu memberikan kestabilan dimensi yang lebih baik di bawah keadaan suhu yang berkaitan dengan pemprosesan filem aluminium-plastik dan pembuatan bateri.
4. Keperluan Keserasian dan Kebersihan Industri
Industri bateri lithium-ion mengenakan keperluan kebersihan yang ketat pada persekitaran pengeluaran. Sebagai bahan enkapsulasi untuk sel bateri, filem aluminium-plastik mesti dilindungi daripada bahan asing dan pencemaran habuk sepanjang pembuatan dan pengendalian.
Proses pengeluaran untuk teras PE biasanya melibatkan penyemperitan standard. Bergantung pada persekitaran pembuatan dan kawalan proses, kebersihan permukaan yang terhasil mungkin tidak memenuhi keperluan aplikasi bilik bersih bateri lithium-ion. Serpihan permukaan dan tarikan elektrostatik habuk boleh meningkatkan risiko pencemaran semasa penggulungan dan pengendalian filem.
Atas sebab ini, pilihan arus perdana untuk teras penggulungan yang digunakan dengan filem aluminium-plastik untuk sel kantung litium-ion termasuk tiub teras ABS dan PP berketepatan tinggi. Dengan kawalan pembuatan yang sesuai, pengeluaran bilik bersih dan rawatan anti-statik, bahan ini boleh menangani keperluan yang berkaitan dengan kebersihan, ketepatan dimensi dan rintangan kimia.
Oleh itu teras PE lebih kerap dikaitkan dengan aplikasi penggulungan filem tujuan umum di mana keperluan untuk ketepatan dimensi, rintangan kimia dan kebersihan adalah kurang menuntut.
Tiub Teras PE lwn. PP untuk Filem Aluminium-Plastik
| Faktor Prestasi | Tiub Teras PE | Tiub Teras PP |
|---|---|---|
| Rintangan Elektrolit | Lebih terdedah kepada bengkak dan resapan | Rintangan yang lebih baik terhadap bengkak yang berkaitan dengan elektrolit |
| Ketegaran Mekanikal | Kekakuan yang lebih rendah | Ketegaran yang lebih tinggi dan kestabilan dimensi |
| Ketepatan Penggulungan | Lebih terdedah kepada ubah bentuk di bawah ketegangan yang tinggi | Lebih sesuai untuk penggulungan ketepatan |
| Rintangan Suhu | Lebih cenderung untuk melembut dan menjalar pada suhu tinggi | Takat lebur yang lebih tinggi dan kestabilan suhu tinggi yang lebih baik |
| Keserasian Aplikasi | Lebih sesuai untuk penggulungan filem tujuan umum | Digunakan secara meluas untuk aplikasi penggulungan filem yang menuntut |
| Keperluan Kebersihan | Memerlukan proses yang sesuai dan kawalan alam sekitar | Boleh dihasilkan dengan kebersihan terkawal untuk aplikasi yang menuntut |
Mengapa Tiub Teras PP dan ABS Biasa Digunakan?
Pemilihan teras penggulungan untuk filem aluminium-plastik tidak ditentukan oleh satu sifat bahan. Teras perlu mengekalkan kestabilan dimensi semasa penggulungan dan pengendalian seterusnya sambil juga serasi dengan keperluan kimia, haba dan kebersihan yang berkaitan dengan pembuatan bateri litium-ion.
Kestabilan Dimensi
Tiub teras PP dan ABS memberikan ketegaran dan kestabilan dimensi yang diperlukan untuk mengekalkan geometri gulungan semasa penggulungan, pembelahan dan pengangkutan.
Rintangan Kimia
PP memberikan rintangan yang kuat terhadap persekitaran kimia yang berkaitan dengan aplikasi bateri lithium-ion, mengurangkan risiko bengkak dan degradasi bahan.
Kestabilan Suhu
PP dan tiub teras ABS yang sesuai boleh memberikan kestabilan dimensi yang lebih baik di bawah keadaan pemprosesan suhu tinggi berbanding PE.
Pembuatan Bersih
Persekitaran pembuatan terkawal dan rawatan anti-statik boleh membantu tiub teras PP dan ABS memenuhi keperluan kebersihan dan kawalan pencemaran bagi aplikasi filem yang menuntut.
Tiub teras PEjarang dipilih untuk penggulungan filem aluminium-plastik yang digunakan dalam bateri kantung litium-ion kerana prestasinya tidak sejajar dengan keperluan gabungan untuk rintangan elektrolit, ketegaran mekanikal, kestabilan dimensi, rintangan suhu dan kebersihan.
Tiub teras PP dan ABS lebih biasa digunakan kerana ia boleh memberikan rintangan kimia, kestabilan dimensi, prestasi suhu dan kebersihan terkawal yang diperlukan untuk penggulungan filem aluminium-plastik ketepatan. Bahan teras yang sesuai akhirnya bergantung pada struktur filem tertentu, proses penggulungan dan keperluan pembuatan.
