锂电池铝箔表面润湿张力影响因素研究

覃新芝，黎政东

(广西南南铝箔有限责任公司，广西 南宁 530299)

随着锂电池行业的发展，客户对锂电池铝箔的表面质量要求日益提高，特别对表面润湿张力提出了严苛要求，要求达因值稳定在32mN/m。因此基于我公司现在的生产工艺，急需改善锂电池铝箔这一问题。

1 润湿张力与达因值的测量

1.1 润湿张力

润湿张力也称为表面张力，是分子力的一种表现。铝箔表面附着轧制油，且显微观察铝箔表面存在一定的凹坑和条纹，直接测量接触角是不可行的。在生产检测、试验等过程都通过达因值检测来反馈润湿张力，达因值越高，润湿性能越优良，反之，则润湿性能越差。

1.2 达因值的测量

采用达因笔进行润湿张力的测定，测定方法参照GB/T22638.4-2008《铝箔试验方法 第4部分：表面润湿张力的测定》。润湿张力值最低要求为30mN/m，因此目前达因笔规格型号均从30mN/m开始，小于30mN/m结果表示为<30mN/m。针对不同品牌达因笔测量结果不同的特点，对常用的达因笔进行分析对比，选用我公司达因笔品牌ACCU、客户使用达因笔品牌A.Shine和翠远。对3份样品分别使用3个品牌的达因笔进行检测，具体结果见表1。不同品牌的达因笔之间检测结果有所出入，为保证检验的统一性，本文中后续达因值检测选择达因值测量使用的达因笔品牌均为ACCU。

表1 不同达因笔的测试结果

2 表面润湿张力值的影响因素

2.1 原因分析

在锂电池铝箔生产过程中，铝箔经过轧制，轧制油的粘度、添加剂配比会影响到锂电池铝箔的表面带油情况，即成品下线时锂电池铝箔表面的带油量直接影响达因值。这里需要补充说明的是，轧制油由基础油加添加剂所组成，添加剂主要成分为醇、酯、酸类。不同的添加剂功能不一样，在实际生产中多以复合添加的形式加入，并且在生产过程中会有消耗，根据油品理化指标监测进行补充。添加剂的作用在于增强轧制油的油膜强度，达到轧制使所需的摩擦系数，提高轧制油的润滑性能。在轧制油中各组分挥发性对比情况为基础油挥发性大于各类添加剂的挥发性。

2.2 改进方向

通过调整轧制油中添加剂含量配比，减少轧制油在锂电池铝箔表面的残留。在保证产品性能的同时，调整生产工艺，例如调整轧制速度、成品道次加工率等，使得生产下线成品锂电池铝箔产品表面温度升高，加大铝箔表面轧制油的挥发、减少表面残油量，从而提升锂电池铝箔表面润湿张力值。

3 改善方案与过程

3.1 材料

基础油为淮安清江石化A1-80#。添加剂选用特普朗克型号A6添加剂(成分为酯)、A12添加剂(成分为醇、酯，比例为10∶1)、月桂酸。铝箔样品及铝箔卷，选用表面质量良好的1235-H18作为样品。

3.2 过程方法

(1)实验室方法。选定样品为0.23mm表面质量良好的铝箔样，裁成40mm×200mm的长条状。在酒精浸泡1h后擦拭并放置烘箱内进行烘干处理，为了除去样品表面的杂质；测试当前样品润湿张力达因值均为42mN/m，并以此为参照基准。然后选取不同配比的溶液，均匀涂抹在样品表面，在70℃马弗炉内烘4h，确保表面无残留液体。最后使用达因笔测试涂抹试剂后样品表面的润湿张力达因值。

(2)生产过程试验方法。选定生产工序为1235-H18箔轧成品生产道次，根据试验要求工艺设定参数，进行试产；下线后取样使用达因笔测铝箔表面的润湿张力达因值。

3 结果与分析

3.1 实验室结果与分析

(1)A6添加剂对润湿张力的影响。A6添加剂按照不同比例加入80#基础油内配成溶液，具体结果见表2。由数据可知，润湿张力较未涂抹前均呈现降低，表明不同浓度A6添加剂影响表面润湿张力。

表2 不同添加剂比例的基础油润湿张力结果

(2)A12添加剂对润湿张力的影响。A12添加剂按照不同比例加入80#基础油内配成溶液，具体结果见表3。由数据可知，润湿张力较未涂抹前均呈现降低，表明A12添加剂也影响表面润湿张力。

表3 不同添加剂比例的基础油润湿张力结果

(3)添加剂混合对润湿张力的影响。A6、A12按照不同配比加入80#基础油内配成溶液。具体结果见表4。由数据可知，润湿张力两种添加剂的混合均不利于表面润湿张力。不同比例的添加剂润湿张力结果差异不大，因此认为一定范围含量内添加剂对润湿张力有影响但影响不大。

表4 不同添加剂比例的基础油润湿张力结果

(4)酸添加剂对润湿张力的影响。月桂酸按照不同比例加入80#基础油内配成溶液，具体结果见表5。由数据可知，月桂酸较添加剂A6和A12更不利于表面润湿张力，且随着酸比例的提高润湿张力呈现下降趋势。

表5 添加不同月桂酸比例润湿张力结果

(5)锂电池铝箔用轧制油的添加剂含量以上述实验结果作为指导，进行调整添加剂含量配比，并结合油品管控要求，控制锂电池铝箔用轧制油理化指标(表6)，并进行日常理化指标监测。

表6 锂电池铝箔轧制油技术标准

3.2 生产过程试验结果与分析

(1)生产现状润湿张力情况。统计原有生产工艺下，跟踪3个批次锂电池铝箔生产情况，润湿张力分布情况见表7。由表7可知，现有生产条件下，达因值达32mN/m平均占比56%。第2批次的平均轧制力、平均速度以及平均成品道次加工量均高于第1批次和第3批次，其润湿张力达因值最优。因此我们认为加大轧制力、提高平均速度、加大成品道次加工量，有提高润湿张力的趋势。

表7 原有生产工艺润湿张力分布情况

(2)提升轧制速度对润湿张力的影响。按不同成品厚度进行提升轧制速度调整生产试验，并保持原有其他工艺参数不变，试验结果见表8。由表8可知，提升速度后，润湿张力较原有生产工艺有明显提高，达因值达32mN/m平均占比81%。

表8 提升轧制速度润湿张力分布情况

(3)加大成品道次加工率对润湿张力的影响。按不同成品厚度进行加大成品道次加工率生产试验，并保持原有其他工艺参数不变，试验结果见表9。由表9可知，加大成品道次加工率后，润湿张力较原有生产工艺亦有明显改善，达因值达32mN/m平均占比94%。

表9 加大成品道次润湿张力分布情况

4 结论

综上所述，通过轧制油添加剂含量的配比调整以及轧制速度、成品道次加工率等生产工艺的调整，可以达到提升锂电池铝箔表面润湿张力的目的