منذ هذا العام، أطلقت شركات بطاريات الليثيوم الكبرى وشركات الرقائق إجراءات لتوسيع إنتاج رقائق الألومنيوم المركبة عالية الجودة، أي رقائق الألومنيوم المطلية بالكربون.
1. مزايا رقائق الألومنيوم المطلية بالكربون
يمكن لطبقة التخميد الموجودة على سطح رقائق الألومنيوم تجنب التآكل الناتج عن الإلكتروليت أثناء عملية الشحن والتفريغ. وغالبًا ما تُستخدم كمجمع تيار القطب الموجب لمطابقة LiCoO2 ومنغنيز الليثيوم والمواد الثلاثية وLiFePO4. ومع ذلك، عادةً ما يكون لرقائق الألومنيوم التقليدية القيود التالية:
1) تتمتع رقائق الألومنيوم بصلابة معينة، وتكون المنطقة الملامسة لمادة القطب الموجب في قطعة القطب محدودة، مما يؤثر على المقاومة الداخلية لقطعة القطب الموجب؛
2) قوة الترابط بين رقائق الألومنيوم والمواد الرابطة والمواد النشطة محدودة. أثناء دورة الشحن والتفريغ، تتسبب التغييرات المستمرة في حجم القطب في أن تكون الجزيئات مترابطة بشكل فضفاض وتتساقط بسهولة، مما يتسبب في تدهور سعة البطارية وعمر الدورة بسرعة؛
3) تخضع منتجات التحلل التأكسدي للإلكتروليت لتفاعلات كهروكيميائية على سطح رقاقة الألومنيوم، مما يتسبب في تسريع تآكل رقاقة الألومنيوم.
لذلك، فإن اتجاه التطبيق في البطاريات عالية الجودة، وخاصة في مجال بطاريات الطاقة، هو الحاجة إلى تعديل رقائق الألومنيوم. تتضمن طرق تعديل رقائق الألومنيوم بشكل أساسي النقاط التالية:
1) معالجة السطح (الحفر الكيميائي، الحفر الكهروكيميائي، الأكسدة بالتيار المستمر، معالجة الهالة)؛
2) الطلاء الموصل (طلاء الكربون السطحي، طلاء الجرافين، طلاء أنابيب الكربون النانوية، الطلاء المركب)؛
3) هيكل مسامي ثلاثي الأبعاد (هيكل الرغوة، هيكل الشريط النانوي، هيكل المخروط النانوي، هيكل جديلة الألياف)؛
4) معالجة التعديل المركب.
ومن بينها، يعد طلاء الكربون السطحي طريقة شائعة لتعديل رقائق الألومنيوم.
رقائق الألومنيوم المطلية بالكربون هي مادة تستخدم في تجميع التيار الكهربائي الموجب لبطاريات الليثيوم أيون بعد إضافة طبقة طلاء كربونية إلى سطح رقائق الألومنيوم. تشمل المواد الكربونية في الطلاء بشكل أساسي الكربون الأسود ورقائق الجرافيت والجرافين وما إلى ذلك. بعد خلط مسحوق مادة الكربون مع بعض عوامل تشكيل الفيلم والمذيبات والمواد المضافة لتشكيل عجينة، يتم طلائها على سطح رقائق الألومنيوم وتجفيفها لتشكيل طبقة طلاء كربونية كثيفة.
