Lityum pillerde, alüminyum folyo pozitif elektrot için, bakır folyo ise negatif elektrot için kullanılır; bunun temel nedeni fiziksel ve kimyasal özellikleridir. Pilin kararlılığını sağlamak için, alüminyum folyo ve bakır folyonun saflığının %98'in üzerinde olması gerekir. Peki, pilin pozitif elektrodu için neden alüminyum folyo kullanmak zorundayız?
Üreticilerin Pil Folyosu İçin Performans Gereksinimleri Nelerdir?
Pil üreticileri, pilin yüksek enerji yoğunluğuna sahip olmasını, ağırlığını azaltmasını ve hizmet ömrünü uzatmasını umarlar. Bu nedenle, genellikle piller için aşağıdaki performans gereksinimlerine sahiptirler:
| Gereksinim Adı | Detaylar |
| Kalınlık | Pil folyosunun en ince kalınlığı 8 mikrona ulaşmıştır ve kalınlık sapmasının küçük olması, genellikle ±%4 içinde, bazı pil üreticileri ise ±%2 içinde olmasını talep etmektedir. |
| Yüzey Kalitesi | Yüzeyde çapı >1 mm olan çukurlara izin verilmez, 0,5-1 mm'lik çukurlar 3 m²'den az olmalıdır ve koyu yüzeyde dışbükey noktalar veya parlak noktalar bulunmamalıdır. |
| Yüzey Islatma Gerilimi | Genellikle, kullanıcılar yüzey ıslatma geriliminin 30-32dyn arasında olmasını talep eder, ancak bazı hassas malzemeler daha yüksek dyne değerleri gerektirir. |
| Kenar Kesim Kalitesi | Kesim kenarı kalitesi yüksek olmalı, çatlak ve çapak içermemelidir. |
| Mekanik Özellikler | Kalınlık azaltılırken, çekme dayanımı da aynı anda artırılmalıdır; aksi takdirde, aşınma direnci gereksinimleri karşılamayacaktır. Endüstriyel saf alüminyumun iş sertleşme sınırı 310 N/mm²'dir ve mevcut pil folyolarının çekme dayanımı çoğunlukla 190 ile 280 N/mm²'dir. |
Kısacası, pil üreticileri güçlü iletkenliğe ve düşük maliyete sahip malzemeleri tercih ederler. Yaygın metaller arasında bakır ve alüminyum bu iki gereksinimi karşılar, ancak bakır alüminyumdan daha pahalıdır, bu nedenle alüminyum kullanılabildiğinde bakır kullanılmaz. Bunun nedeni, bakır folyonun pozitif elektrot altında kolayca oksitlenmesi ve bakır oksidin iletken olmamasıdır. Bu nedenle, pozitif elektrot için sadece alüminyum pil folyosu kullanılabilir.
Pil İçin Neden Alüminyum Folyo Seçilir?
Alüminyum folyo iyi iletkenliğe sahiptir ve yumuşak ve ucuzdur. Lityum pillerin sarma işlemi için, malzemenin sarma sırasında kutup parçasının kırılmamasını sağlamak için belirli bir yumuşaklık derecesine sahip olması gerekir. Alüminyum folyo, nispeten yumuşak bir metaldir ve nispeten ucuzdur ve bol kaynaklara sahiptir.
Alüminyum folyo havada nispeten kararlıdır. Alüminyum havada kolayca reaksiyona girerek, alüminyum folyonun yüzeyinde alüminyumun daha fazla reaksiyonunu engelleyen bir oksit filmi oluşturur ve bu oksit filmi ayrıca elektrolitteki alüminyumu korur. Bakır havada nispeten kararlıdır ve kuru havada temel olarak reaksiyona girmez.
Lityum pillerin pozitif ve negatif potansiyelleri, pozitif elektrotun alüminyum folyo ve negatif elektrotun bakır folyo kullanmasını belirler. Pozitif elektrot yüksek bir potansiyele sahiptir, alüminyumun oksidasyon potansiyeli ise yüksektir. Ayrıca, alüminyum folyonun yüzeyinde yoğun bir oksit filmi bulunur, bu da iç alüminyum üzerinde iyi bir koruyucu etkiye sahiptir.
Lityum Pil Piyasasının Mevcut Durumu
Son yıllarda, lityum pil pazarı hızla gelişti. Pozitif elektrot alüminyum folyo 16 mikrondan 12 mikrona düşürüldü. Şimdi birçok pil üreticisi 10 mikron alüminyum folyo ve hatta 8 mikron kullanıyor. Lityum pillerin alüminyum folyo ve bakır folyonun saflığına yüksek gereksinimleri olduğundan, ikisinin malzeme yoğunluğu temel olarak aynı seviyededir. Kalınlık azaldıkça, pilin ağırlığı da giderek azalmaktadır.
Kalınlığa ek olarak, lityum pillerin alüminyum folyonun yüzey kalitesi için de gereksinimleri vardır, alüminyum folyonun her iki tarafının kalitesinin benzer ve kaplamanın simetrik olmasını gerektirir.