Na seleção de filmes ultra finos com PET em alumínio, os engenheiros enfrentam uma escolha aparentemente simples: uma vez que o objetivo é "mais fino e ligeiro", por que não escolher diretamente um substrato de 2,3 μm ou ainda mais fino?

A resposta está na intersecção do rendimento do processo e da confiabilidade da engenharia. O substrato PET de 2,3 μm está se aproximando do limite físico de um filme independente - durante o processo de evaporação de vácuo, a capacidade de calor do filme é extremamente pequena, e pequenas flutuações de temperatura podem causar diminuição ou até derreter; A janela de tensão de vento é extremamente estreita, e um ligeiro desvio de tensão pode causar ruídos ou deformação de tensão. Os dados da indústria mostram que a espessura de substratos de PET ultra finos que podem ser usados para metalização estável é geralmente acima de 3 μm. Embora 2,3 μm seja viable no laboratório, ainda enfrenta desafios significativos em termos de rendimento de produção em massa e coerência de lotes.

2[UNK] A lógica da "eficiência volumétrica" dos capacitores: a espessura do filme determina a densidade de capacitação

Em capacitores de filme metalizados, o filme PET serve como o dielétrico, e sua espessura determina diretamente a eficiência volumétrica do capacitor. A capacitância de um capacitor é inversamente proporcional à espessura do dielétrico - quanto mais fino o filme, maior a capacitância dentro do mesmo volume.

Os dados da indústria mostram que o intervalo de espessura do filme PET usado para capacitores cobre 1,2 μm a 12 μm. Quanto mais fino o filme, maior a densidade de capacidade, mas a tensão de descomposição diminui em consequência, exigindo um equilíbrio entre miniaturização e confiabilidade a longo prazo. 3.1 μm está em um ponto de equilíbrio crítico entre alta eficiência volumétrica e viabilidade do processo.

Em termos de propriedades dielétricas, a constante dielétrica do filme PET é de cerca de 3,0-3,2, e sua densidade de capacidade é maior que a dos capacitores de polipropileno. A espessura do eletrodo metalizado é de apenas 50-100 nm, o que não só reduz a resistência ao contato, mas também tem uma certa capacidade de auto-cura. Quando a dielétrica partilmente se quebra, a camada de metal extremamente fina evapora rapidamente ao redor do ponto de quebra, permitindo ao capacitor reanudar a operação normal. A espessura da camada de alumínio precisa ser equilibrada com a tensão de trabalho e a energia auto-curadora.

3[UNK] A "lógica de redução de peso" dos coletores compostos de corrente: como o filme de base de 3,1 μm pode melhorar a densidade energética da bateria

A aplicação de 3,1 μm de filme revestido de alumínio PET no campo de coletores correntes compostos de bateria de lítio é uma das direções tecnológicas mais preocupadas nos últimos anos.

O coletor de corrente composto adota uma estrutura de sanduíche de "camada de suporte de material de polimério de camada condutiva metal camada de metal condutiva", com um PET ou outro filme de base de polímero no meio e em álumino ou em cobre filmes de metal revestidos nas duas camadas externas. Comparado com coletores atuais tradicionais, coletores atuais compostos têm as vantagens de alta segurança, baixo custo de fabricação e forte compatibilidade. Batérias que utilizam coletores atuais compostos também têm melhorias significativas na densidade energética e vida de ciclo.

De acordo com os dados experimentais da BYD, o eletrodo negativo utiliza um coletor de corrente composto composto composto por um filme de base de 3 μm e camadas de fólia de cobre de 1 μm no fundo, o que pode aumentar a densidade energética da bateria em 3,3% em comparação com o coletor tradicional de fólia de cobre de 6 μm corrente; Se o eletrodo positivo também usa um coletor de corrente composto, a densidade energética da bateria pode ser aumentada em um total de 6,1%. A densidade do substrato PET é apenas cerca de 1/6,5 de cobre. Ao substituir algumas das camadas de metal por 3,1 μm de PET, a densidade de superfície do coletor corrente é significativamente reduzida, o que se traduz diretamente em um aumento da densidade energética da bateria.

Em termos de segurança, o substrato de polímero no meio tem propriedades retardantes de chama, e a camada condutiva de metal é relativamente fina. Quando curto circuito, derreterá como um fuso e rapidamente derreterá antes da fuga térmica. O dano da bateria está limitado ao local de punção, formando uma "ruptura de ponto". O tamanho do burr gerado pelo coletor de corrente composta é pequeno, e a corrente de curto circuito pode ser muito reduzida em um curto período de tempo devido ao efeito de curto circuito causado pelo aquecimento da camada de material de polímero.

4[UNK] Evaporação do vácuo: o desafio tecnológico central em substrato de 3,1 μm

A preparação de camada de alumínio de 3,1 μm de película com placa de alumínio PET adota um processo de evaporação de vácuo - em um ambiente de vácuo alto, alumínio de alta pureza é aquecido até a temperatura de evaporação, e o vapor de alumínio é condensado e depositado na superfície do filme de PET em alta velocidade, formando uma camada de alumínio contínua e densa.

Depósito de vacío em substratos ultra finos com uma espessura de 3,1 μm enfrenta uma série de desafios técnicos muito mais rigorosos do que substratos convencionais de espessura:

5[UNK] Espessura da camada de alumínio: intervalo de desempenho de OD 0,1 a OD 1,0

Com base num substrato PET de 3,1 μm, produtos de filme revestidos por alumínio com diferentes espessuras de camada de alumínio podem ser preparados controlando exatamente os parâmetros do processo de evaporação. A espessura da camada de alumínio é caracterizada pela densidade óptica (OD), com maiores valores OD indicando camadas de alumínio mais espessas e menor transmissão de luz. Diferentes espessuras correspondem a diferentes focos de desempenho:

Ao selecionar, os engenheiros deveriam pesar os requisitos de densidade de capacitação, flexibilidade e propriedades de barreiras de forma compreensiva: quanto menor o valor de OD, quanto melhor a flexibilidade do filme e quanto mais forte a adaptabilidade de vento; Quanto maior o valor da OD, mais fortes são as propriedades de condutividade e barreira. Para aplicações de capacitores, a espessura da camada de alumínio precisa ser equilibrada com a tensão operacional e características de auto-cura; Para a aplicação de coletores compostos de corrente, é necessário assegurar que a resistência à superfície da camada de alumínio cumpra os requisitos de condutividade.

6[UNK] Performança chave: limite técnico de 3,1 μm especificação

ComprensivoInstituto Avançado de TecnologiaDe acordo com a informação pública da indústria, as principais características de desempenho do filme de 3,1 μm de PET em alumínio são as seguintes:

• Espessura substrada.3.1 μm é uma das especificações ultra finas que podem ser produzidas em massa para filme PET. O intervalo de espessura de filme de alumínio PET de Advanced Institute Technology cobre 4,5 μm a 188 μm, e a largura pode alcançar entre 250 mm e 1200 mm, suportando personalização de acordo com a demanda.
• Propriedades dietelétricas.A constante dielétrica do filme PET é aproximadamente 3,0-3,8 a uma frequência de 1MHz, com perda dielétrica abaixo de 0,008. O PET tem uma elevada constante dielétrica e força de degradação, pode operar de forma estável dentro de uma faixa de temperatura de 125 ° C, e tem excelentes propriedades auto-curadoras.
• Performação barreira.A presença de camada de alumínio reduz a permeabilidade do filme PET para oxigênio e vapor de água em mais de 99%. A transmissão ultravioleta do filme PET revestido por alumínio é controlada por baixo de 5%, o que pode refletir eficientemente raios ultravioletos e infravermelhos.
• Resistência à temperatura.O limite superior da temperatura de trabalho do filme PET é de 125 ° C. Após a cobertura de alumínio, a resistência à temperatura continua basicamente inalterada.
• Resistência à superfície.A resistência à superfície do filme PET sem cobertura de alumínio é geralmente no intervalo de 10 ¹² -10 ¹[UNK] Ω/sq; Após a cobertura de alumínio, a resistência à superfície diminui significativamente, alcançando uma gama de 10 ³ -10 Ω/m2. A resistência à superfície está diretamente relacionada à espessura da camada de alumínio - quanto mais espessa a camada de alumínio, quanto menor a resistência à superfície. A resistência típica à superfície do filme PET revestido por alumínio de um lado é de cerca de 0,7 Ω/□.
• Performação mecânica.A força de tensão do filme PET (bio-orientado) pode alcançar 190-260MPa. Mesmo que diminuído a 3,1 μm, ainda mantém força estrutural suficiente para suportar o vindo e processamento subsequentes.

7[UNK] Scenários de aplicação central: de capacitores a coletores de corrente compostos

8[UNK] Considerações de seleção: do valor de OD ao processamento de adaptação

Quando os engenheiros escolhem um filme de 3,1 μm de PET com placa de alumínio, as seguintes dimensões merecem atenção especial:

• Seleção da espessura da camada de alumínio (valor OD).Quanto maior o valor de OD, mais forte a barreira e condutividade, mas a flexibilidade diminui. A aplicação de capacitores requer a seleção de valores adequados de OD baseados em níveis de tensão e requisitos de capacidade; A aplicação de coletores compostos de corrente requer garantir que a resistência à superfície cumpra os requisitos de condutividade.
• Densidade de buracos.Para substratos ultra finos com uma espessura de 3,1 μm, o controle do buraco é o indicador central da qualidade do produto. Condensadores de alto nível e aplicações compostas de coletor corrente têm requisitos estritos para densidade de buracos.
• Adaptabilidade de vento.O filme de 3,1 μm requer um alto controle de processo durante o processo de enchimento. Ao selecionar, é necessário avaliar a compatibilidade do material com o equipamento de ventilação existente, e os parâmetros de tensão e velocidade de ventilação precisam ser corretos de acordo com a espessura.
• Temperatura de trabalho.A temperatura de uso a longo prazo do substrato PET é de 125 ° C. Aplicações além deste intervalo de temperaturas requerem consideração de substratos resistentes a temperaturas mais elevadas como PEN ou PI.
• Processando precisão.O filme de 3,1 μm requer alta precisão para processos subsequentes como evaporação e corte. Tecnologia do Instituto Avançado apoia ajuste flexível da espessura da camada de alumínio e funcionalização do substrato PET, e pode personalizar especificações como resistência quadrada, espessura e largura de acordo com as necessidades do cliente.

9[UNK] Conclusão

A essência de 3,1 μm de filme revestido de alumínio PET é encontrar um equilíbrio de engenharia entre os limites físicos do filme PET e a viabilidade da produção em massa. É mais fino que 4 μm ou 6 μm, trazendo efetividade de volume tangível e benefícios de redução de peso para o coletor de corrente composto de capacitores de filme fino metalizados e baterias de lítio; Ao mesmo tempo, mantém margem de processo suficiente para assegurar uma operação estável de rolamento para rolar depósito de vácuo dentro de um intervalo de rendimento aceitável.

Desde os resultados medidos dos dados de patente da BYD mostrando um aumento de 3,3% na densidade energética com um coletor de corrente composto de 3 μm, até o sistema completo de produtos e a capacidade de personalização da Tecnologia do Instituto Avançado cobrindo 4,5 μm a 188 μm no campo da placa de filme PET em alumínio - atrás da figura de espessura de 3,1 μm está um sistema de processo completo desde controle da tensão substrato, gestão da temperatura até uniformidade do revestimento e garantia de adesão. Para os engenheiros, entender por que é 3,1 μm em vez de 2,3 μm ou 4 μm - a resposta a esta questão é precisamente a água tecnológica para revestimento de alumínio ultra fino PET para se mudar de "pode ser revestido" para "revestido de precisão".