Parmi les options de revêtement en aluminium PET ultra - mince, les ingénieurs sont confrontés à un choix apparemment simple: Pourquoi ne pas opter directement pour un substrat de 2,3 μm ou même plus mince, alors que l’objectif est « plus mince et plus léger»?

La réponse se cache à l'intersection de la précision du processus et de la fiabilité de l'ingénierie. Le substrat pet de 2,3 μm s’est rapproché de la limite physique du film indépendant – la capacité thermique du film est extrêmement faible pendant le processus de vaporisation sous vide, de petites fluctuations d’élévation de température peuvent entraîner une contraction ou même une fusion; La fenêtre de tension d'enroulement est extrêmement étroite et une légère déviation de tension peut provoquer un pli ou une déformation en traction. Les données de l'industrie montrent que l'épaisseur des substrats PET ultra - minces qui peuvent être utilisés pour stabiliser la métallisation est généralement supérieure à 3 μm, et 2,3 μm, bien que la faisabilité en laboratoire existe, reste un défi important en termes de rendement de masse et de cohérence des lots.

II. Logique de « Rendement volumique» des condensateurs: l'épaisseur du film détermine la densité de capacité

Dans un condensateur à couche mince métallisé, le film PET agit comme un diélectrique et son épaisseur détermine directement l'efficacité volumique du condensateur. La capacité d'un condensateur est inversement proportionnelle à l'épaisseur du diélectrique - plus le film est mince, plus la capacité dans le même volume est grande.

Les données de l'industrie montrent que les condensateurs couvrent une gamme d'épaisseurs allant de 1,2 μm à 12 μm avec un film pet. Plus le film est mince, plus la densité de capacité est élevée, mais la tension de claquage diminue en conséquence, ce qui nécessite un équilibre entre la miniaturisation et la fiabilité à long terme. 3,1 μm est à un point critique d'équilibre entre l'efficacité volumétrique élevée et la faisabilité du processus.

En termes de propriétés diélectriques, les films PET ont une constante diélectrique d'environ 3,0 à 3,2 et une densité de capacité supérieure à la capacité du polypropylène. Avec une épaisseur de seulement 50 à 100 nm, les électrodes métallisées réduisent la résistance de contact et ont une certaine capacité d'auto - guérison. Lorsque le diélectrique est localement claqué, la couche métallique extrêmement mince s'évapore rapidement autour du point de claquage, permettant au condensateur de reprendre son fonctionnement normal. L'épaisseur de la couche d'aluminium doit être équilibrée avec la tension de fonctionnement et l'énergie d'auto - guérison.

Iii. La « logique de réduction de poids» du fluide collecteur Composite: comment le film de base de 3,1 μm augmente la densité d'énergie de la batterie

L'application du revêtement d'aluminium pet de 3,1 μm dans le domaine des collecteurs de fluides composites pour batteries au lithium est l'une des orientations technologiques les plus suivies ces dernières années.

Le collecteur de fluide Composite adopte une structure sandwich de « couche conductrice métallique - couche de support en matériau macromoléculaire - couche conductrice métallique» avec un film de base macromoléculaire tel que le PET au milieu et un film métallique aluminisé ou cuivré pour les deux couches extérieures. Par rapport aux collecteurs traditionnels, les collecteurs composites présentent les avantages d'une sécurité élevée, d'un faible coût de fabrication et d'une forte compatibilité, et les batteries utilisant des collecteurs composites présentent également des améliorations significatives au niveau de la densité d'énergie et de la durée de vie du cycle.

Selon les données expérimentales de BYD, l'électrode négative utilise un collecteur de fluide composite avec un film de base de 3 µm plus chaque couche inférieure de feuille de cuivre de 1 µm, la densité d'énergie de la batterie peut être augmentée de 3,3% par rapport au collecteur de feuille de cuivre traditionnel de 6 µm; Si l'électrode positive utilise également un collecteur de fluide composite, la densité énergétique de la batterie peut être augmentée de 6,1%. La densité du substrat en PET n'est que d'environ 1 / 6,5 de celle du cuivre, remplaçant une partie de la couche métallique par du pet de 3,1 µm, ce qui réduit considérablement la densité surfacique du fluide collecteur, ce qui se traduit directement par une augmentation de la densité énergétique de la batterie.

En termes de sécurité, le substrat macromoléculaire intermédiaire a des propriétés ignifuges, la couche conductrice métallique est mince, elle fond comme un fusible en cas de court - circuit, elle fond rapidement avant que la chaleur ne devienne incontrôlable, et les dommages à la batterie sont limités aux sites percés pour former un « point de rupture». La petite taille des bavures générées par le collecteur de fluide composite, la superposition de couches de matériaux macromoléculaires soumises à l'effet de coupure de la chaleur, peut réduire considérablement le courant de court - circuit dans un court laps de temps.

Iv. Placage à la vapeur sous vide: un défi technique de base sur un substrat de 3,1 μm

La préparation de la couche d'aluminium du film PET aluminisé de 3,1 μm utilise un processus de vaporisation sous vide - dans un environnement à vide élevé, l'aluminium de haute pureté est chauffé à la température d'évaporation, permettant aux vapeurs d'aluminium de se déposer par condensation sur la surface du film PET fonctionnant à grande vitesse, formant une couche d'aluminium continue et dense.

Le placage à la vapeur sous vide sur un substrat ultra - mince de 3,1 µm est confronté à une série de défis techniques bien plus exigeants que les substrats d'épaisseur conventionnelle:

V. épaisseur de la couche d'aluminium: plage de performance de od 0,1 à od 1,0

Sur la base d'un substrat pet de 3,1 μm, des produits de revêtement aluminisé de différentes épaisseurs de couche d'aluminium peuvent être préparés par un contrôle précis des paramètres du processus de placage à la vapeur. L'épaisseur de la couche d'aluminium est caractérisée par la densité optique (OD), une valeur od plus élevée représentant une couche d'aluminium plus épaisse et moins transmissible à la lumière. Différentes épaisseurs correspondent à différentes performances Focus:

Lors de la sélection du type, l'Ingénieur doit effectuer un compromis complet en fonction de la densité Capacitive, de la flexibilité et des exigences de barrière: plus la valeur od est faible, meilleure est la flexibilité du film, meilleure est l'adaptabilité au bobinage; Plus la valeur od est élevée, plus la conductivité et la barrière sont fortes. Pour les applications de condensateur, l'épaisseur de la couche d'aluminium doit être équilibrée avec la tension de fonctionnement et les caractéristiques d'auto - cicatrisation; Pour les applications de collecteur de fluide composite, il est nécessaire de s'assurer que la résistance de surface de la couche d'aluminium répond aux exigences de conductivité.

Vi. Performance clé: limites techniques de 3,1 μm spécification

SynthèseTechnologie avancéeEt les informations publiques de l'industrie, les caractéristiques de performance clés du revêtement en aluminium pet de 3,1 μm sont les suivantes:

• épaisseur du substrat.3,1 μm est l'une des spécifications extrêmement minces que le film PET peut produire en série. La gamme d'épaisseur du revêtement en aluminium pet de Advanced House Technology couvre 4,5 μm à 188 μm, la largeur peut atteindre 250 mm à 1200 mm, prend en charge la personnalisation à la demande.
• Propriétés diélectriques.Les films en PET ont une constante diélectrique d'environ 3,0 à 3,8 à une fréquence de 1 MHz et des pertes diélectriques inférieures à 0008. Le PET a une constante diélectrique élevée et une résistance au claquage, il fonctionne de manière stable dans une plage de température allant jusqu'à 125 ° C et possède d'excellentes propriétés d'auto - cicatrisation.
• Propriétés de blocage.La présence d'une couche d'aluminium réduit la perméabilité du film PET à l'oxygène et à la vapeur d'eau de plus de 99%. Avec une transmission UV contrôlée à moins de 5%, le film PET aluminisé réfléchit efficacement les rayons UV et infrarouges.
• Résistance à la température.La limite supérieure de température de fonctionnement du film pet est de 125°C. La résistance à la température reste pratiquement inchangée après aluminisation.
• Résistance de surface.La résistivité de surface du film PET non aluminisé est généralement comprise entre 10¹² et 10¹⁵Ω / sq; La résistivité de la surface après aluminisation est considérablement réduite et peut atteindre la gamme 10³ – 10⁶Ω / Sq. La résistivité de surface est directement liée à l'épaisseur de la couche d'aluminium - plus la couche d'aluminium est épaisse, plus la résistance de surface est faible. La résistance de surface typique d'un film PET aluminisé d'une face est d'environ 0,7 Ω / □.
• Propriétés mécaniques.La résistance à la traction (film étirable bidirectionnel) du film PET peut atteindre 190 à 260 MPa. Même avec un amincissement de 3,1 μm, la résistance structurelle reste suffisante pour supporter le bobinage et l'usinage ultérieurs.

Vii. Scénarios d'application de base: du condensateur au collecteur de fluide Composite

Considérations de choix: de la valeur od à l'adaptation du traitement

Les ingénieurs doivent se concentrer sur les dimensions suivantes lors du choix du revêtement en aluminium pet de 3,1 μm:

• Choix de l'épaisseur de la couche d'aluminium (valeur OD).Plus la valeur od est élevée, plus la barrière et la conductivité sont fortes, mais la flexibilité diminue. Les applications de condensateur doivent choisir la valeur od appropriée en fonction de la classe de tension et de la demande de capacité; Les applications de collecteur de fluide Composite doivent s'assurer que la résistance de surface répond aux exigences de conductivité.
• Densité des trous d'épingle.Pour les substrats ultra - minces de 3,1 μm, le contrôle des trous d'épingle est un indicateur central de la qualité du produit. Les condensateurs haut de gamme et les applications de collecteur de fluide Composite ont des exigences strictes en matière de densité de trou d'épingle.
• Adaptabilité au bobinage.Le film de 3,1 μm a des exigences élevées pour le contrôle de processus pendant l'enroulement. Lors de l'option, il est nécessaire d'évaluer l'adaptation du matériau aux équipements d'enroulement existants, les paramètres de tension et la vitesse d'enroulement doivent être adaptés avec précision en fonction de l'épaisseur.
• Température de fonctionnement.La température d'utilisation à long terme des substrats en PET est de 125 °C. Les applications au - delà de cette plage de température nécessitent la prise en compte de substrats plus résistants à la température, tels que le pen ou le pi.
• Précision de traitement.Le film de 3,1 μm a des exigences élevées en termes de précision de processus pour le placage à la vapeur ultérieur, le refendage, etc. La technologie avancée de l'Académie prend en charge l'ajustement flexible de l'épaisseur de la couche d'aluminium, la fonctionnalisation du substrat en PET, et peut être adaptée aux besoins du client en fonction de la résistance carrée, de l'épaisseur et de la largeur et d'autres spécifications.

Ix. Conclusion

L'essence du film d'aluminium pet de 3,1 μm est le produit de trouver un point d'équilibre technique entre les limites physiques du film PET et la faisabilité de la production en série. Il est plus mince que 4µm ou 6µm, apportant une efficacité volumique réelle et des gains de perte de poids pour les condensateurs à couche mince métallisés et les collecteurs composites de batteries au lithium; Dans le même temps, il conserve à son tour une marge de processus suffisante pour permettre à la cuisson sous vide roll - to - roll de fonctionner de manière stable dans une plage de bon taux acceptable.

De la mesure de la densité d'énergie de 3,3% d'un collecteur de fluide composite de 3 μm dans les données de brevet de BYD au système de produit complet et aux capacités de personnalisation de la technologie Advanced House couvrant 4,5 μm à 188 μm dans le domaine de l'aluminisation de film PET - 3,1 μm derrière ce chiffre d'épaisseur se cache un système complet de processus allant du contrôle de la tension du substrat, de la gestion de la température à l'uniformité du revêtement et à la garantie de l'adhérence. Pour les ingénieurs, comprendre pourquoi 3,1 μm au lieu de 2,3 μm ou 4 μm – la réponse à cette question est précisément le point de basculement technologique du revêtement en aluminium PET ultra - mince du « plaquage énergétique» au « plaquage de précision».