¿Qué es el papel de aluminio?
La mayoría de la gente piensa en Reynolds Wrap cuando escuchan papel de aluminio. En el mundo de las baterías nos referimos a algo completamente distinto.
LOTTE Aluminium inició la construcción de su planta de Elizabethtown en 2022. Pasé por el sitio el otoño pasado y el edificio estaba levantado y con el equipo en funcionamiento. Eligieron ese lugar porque Ford y SK están construyendo el complejo de baterías BlueOval a cinco millas de la carretera. Tiene sentido. Quiere cerrar su proveedor de láminas cuando utiliza 36.000 toneladas al año a través de una línea de recubrimiento.
La lámina que fabricará LOTTE es para cátodos. Cada celda de iones de litio-tiene dos colectores de corriente en su interior. Cobre en el lado del ánodo. Aluminio en el lado del cátodo. El material activo-su NMC o su LFP o cualquier producto químico que esté ejecutando-se recubre sobre estas láminas como una suspensión húmeda. Una vez que se seca tienes un electrodo.
La gente pregunta por qué no utilizar el mismo metal para ambos. El cobre sería más sencillo. Una cadena de suministro en lugar de dos.
Aquí está el problema. El cobre se disuelve.
En el cátodo estás sentado por encima de 3,5 voltios frente al litio. El cobre no puede soportar eso. Se oxida y se disuelve. Samsung SDI publicó un boletín técnico hace unos años que mostraba que el cobre comienza a corroerse alrededor de los 3,4 voltios. Terminas con iones de cobre flotando en tu electrolito y eventualmente depositándose en el ánodo. Eso mata la célula.
El aluminio también se oxida pero la capa de óxido que forma es diferente. El óxido de aluminio es denso y estable. De hecho, protege el metal que se encuentra debajo. La capa tiene sólo unos pocos nanómetros de espesor, por lo que los electrones la atraviesan. Obtiene resistencia a la corrosión y conductividad al mismo tiempo.
La lámina en sí es delgada. Estamos hablando de 10 a 12 micras para la mayoría de las células de producción. La UACJ en Japón especifica sus rollos con más o menos media micra de ancho. Eso es apretado. Como referencia, una hoja de papel de copia mide alrededor de 100 micras.
Cuanto más delgado es mejor para la densidad de energía. Cada gramo de aluminio que no es material activo es peso muerto. Algunos fabricantes de células han reducido su tamaño a 8 micrones. La compensación es el manejo. La lámina fina se rompe en la línea de recubrimiento. Tu control de la tensión tiene que ser perfecto. Una arruga y esa sección del electrodo se desecha.
"Vemos una presión constante por parte de los clientes para reducir el espesor cada año", me dijo el mes pasado un ingeniero de procesos de una operación de recubrimiento en el Medio Oeste. "El equipo puede hacerlo, pero la tasa de rechazo aumenta. En algún momento, se pierde más material del que se ahorra en peso".
La pureza también importa. El aluminio de calidad-para la batería debe estar por encima del 98 por ciento. Las impurezas como el hierro o el silicio crean inclusiones en la superficie de la lámina. Esas inclusiones se convierten en puntos débiles. El revestimiento no se adhiere correctamente o se forman picaduras. De cualquier manera, la celda falla el control de calidad.
La mayor parte de las láminas para baterías del mundo todavía proceden de Asia. UACJ y Toyo en Japón. LOTTE y Dongwon en Corea. Media docena de grandes productores en China, incluidos Ding Sheng y Nanshan. La planta de Kentucky es uno de los primeros intentos serios de producción nacional. Se habla de que otros lo seguirán, pero aún no hay nada concreto.
En el caso de las células LFP, muchos fabricantes han optado por láminas recubiertas de carbono-. Dunmore en Bristol, Pensilvania, hace esto. Colocan una fina imprimación de carbón antes de recubrir el material activo. Ayuda con la adhesión ya que LFP no se adhiere al aluminio desnudo tan bien como lo hace NMC. También corta la resistencia de contacto en la interfaz.
Qué otra cosa. Reciclaje. Cuando las células llegan al final de su vida, puedes triturarlas y separar el aluminio de la masa negra. El metal recuperado vuelve a una fundición. No es exactamente un circuito cerrado ya que se pierde algo en cada paso, pero es mejor que tirarlo a un vertedero.
Debo mencionar el valor de la dina. Energía superficial. La superficie de la lámina debe estar lo suficientemente limpia como para que la lechada del electrodo la humedezca uniformemente. Se mide en dinas por centímetro. La mayoría de las especificaciones exigen 32 o más. Si el papel de aluminio permaneció en un almacén por mucho tiempo y recogió contaminación, verá que se forman gotas de lechada durante el recubrimiento. Ese es un mal día.
De todos modos. Eso es papel de aluminio en las baterías. Nada como lo que hay en el cajón de tu cocina.
