Dalam film aluminium-plastik yang digunakan untuk baterai litium-ion, tabung inti PP, terutama CPP, sejauh ini merupakan pilihan paling umum untuk lapisan dalam, sementara ituTabung inti PEhampir tidak pernah digunakan.
Alasan utamanya adalah bahwa tabung inti PP mengungguli tabung inti PE dalam hal ketahanan elektrolit, ketahanan suhu tinggi, kekuatan segel panas, dan ketahanan terhadap pembengkakan dan korosi. Sifat-sifat ini membuat PP lebih sesuai dengan persyaratan keselamatan dan masa pakai baterai lithium-ion yang ketat.
Struktur Film Aluminium-Plastik Khas
Struktur film aluminium-plastik khas untuk sel kantong litium-ion terdiri dari beberapa lapisan fungsional. Setiap lapisan berkontribusi terhadap keseluruhan kinerja penghalang, perlindungan mekanis, dan kemampuan penyegelan panas film.
| Lapisan | Ketebalan Khas | Fungsi |
|---|---|---|
| PELIHARAAN | 6 mikron | Lapisan pelindung luar |
| Perekat Lapisan Luar | 3 mikron | Lapisan ikatan |
| NY | 15 mikron | Lapisan pendukung mekanis |
| Perekat Lapisan Luar | 3 mikron | Lapisan ikatan |
| AL | 40 mikron | Lapisan penghalang logam |
| Perekat Lapisan Dalam | 3 mikron | Lapisan ikatan |
| CPP | 80 mikron | Lapisan segel panas bagian dalam |
1. Resistensi Elektrolit Tidak Memadai dan Risiko Pembengkakan
Fungsi inti film aluminium-plastik dalam sel kantong litium-ion adalah untuk merangkum sel dan mengisolasinya dari lingkungan luar. Lapisan segel panas bagian dalam umumnya menggunakan polipropilen cor (CPP), justru karena ketahanannya yang sangat baik terhadap elektrolit.
Struktur molekul PE terdiri dari unit berulang -CH₂-CH₂- yang sepenuhnya simetris, tanpa gugus metil rantai samping, dan segmen rantainya menunjukkan fleksibilitas tinggi. Parameter kelarutannya (16,0–16,5 MPa¹ᐟ²) sangat mirip dengan pelarut elektrolit berbasis karbonat, seperti DMC, EMC, dan EC, dengan parameter kelarutan 16,5–17,5 MPa¹ᐟ². Hal ini membuat PE sangat rentan terhadap pembengkakan, permeasi dan bahkan pelarutan oleh elektrolit.
Jika inti tabung PE digunakan untuk menggulung film aluminium-plastik, selama enkapsulasi, pembentukan, dan penuaan sel baterai berikutnya, proses yang melibatkan kontak dengan elektrolit, inti tabung dapat membengkak dan berubah bentuk. Hal ini dapat menyebabkan tegangan internal yang tidak merata di dalam gulungan film dan dapat menyebabkan delaminasi film aluminium-plastik atau kebocoran elektrolit, yang secara langsung mempengaruhi keamanan baterai.
Sebaliknya, polipropilen (PP), karena hambatan sterik yang disebabkan oleh gugus metilnya, memiliki parameter kelarutan 17,5–18,5 MPa¹ᐟ², yang berada di luar kisaran tipikal pelarut elektrolit yang dijelaskan di atas. Ini menunjukkan pembengkakan yang jauh lebih sedikit dan oleh karena itu lebih cocok untuk aplikasi ini.
2. Kekuatan Mekanik dan Presisi Bentuk Mempengaruhi Kualitas Gulungan
Film plastik aluminium untuk sel kantong litium-ion adalah film presisi bernilai tambah tinggi yang menuntut standar kerataan dan konsentrisitas tinggi selama penggulungan. Kekuatan tarik bahan PE (≥20 MPa) lebih rendah dibandingkan PP (≥30 MPa), dan PE juga memiliki kekakuan yang lebih rendah.
Di bawah tegangan tinggi yang diberikan selama belitan berkecepatan tinggi, inti PE lebih rentan terhadap deformasi dan penyimpangan kebulatan. Perubahan dimensi ini dapat menyebabkan tepian yang tidak rata, lipatan dan terowongan pada gulungan film.
Tabung Inti PE
Kekuatan tarik dan kekakuan yang lebih rendah dapat membuat inti PE lebih rentan terhadap deformasi di bawah tegangan belitan yang tinggi, sehingga mempengaruhi geometri gulungan dan konsistensi belitan.
Tabung Inti ABS dan PP
Tabung inti ABS, PP, dan FRP memberikan kekakuan dan stabilitas dimensi yang lebih baik, membantu menjaga konsentrisitas gulungan film selama pemotongan dan penggulungan kecepatan tinggi.
Tabung inti ABS, khususnya, menggabungkan ketangguhan dengan kekakuan. Jika diproduksi dalam kondisi ruang bersih yang terkendali, bahan ini juga dapat membantu mengontrol kebersihan permukaan dan mengurangi risiko kontaminasi benda asing pada film aluminium-plastik.
3. Kompatibilitas Proses Batas Ketahanan Suhu Tinggi yang Buruk
Produksi film aluminium-plastik untuk baterai litium-ion, serta pembuatan sel baterai, melibatkan tahapan suhu tinggi seperti pemanggangan, penyegelan panas, dan pembentukan. Suhu seringkali bisa mencapai 80–120 °C.
PE memiliki titik leleh yang relatif rendah sekitar 105–130 °C dan suhu pengoperasian kontinu maksimum di bawah 80 °C. Pada suhu tinggi, PE dapat melunak dan merambat, berpotensi mengakibatkan deformasi dimensi. Hal ini dapat mempengaruhi stabilitas belitan serta pelepasan dan pemrosesan selanjutnya.
PP:PP memiliki titik leleh sekitar 160–170 °C dan dapat tetap stabil dalam jangka waktu lama di lingkungan sekitar 100–120 °C.
ABS:Tabung inti ABS juga memberikan ketahanan suhu yang sesuai dengan persyaratan proses standar, membantu menghindari deformasi selama tahap pemrosesan yang relevan.
Dibandingkan dengan PE, PP dan tabung inti ABS yang sesuai memberikan stabilitas dimensi yang lebih baik di bawah kondisi suhu yang terkait dengan pemrosesan film aluminium-plastik dan pembuatan baterai.
4. Persyaratan Kompatibilitas dan Kebersihan Industri
Industri baterai litium-ion menerapkan persyaratan kebersihan yang ketat pada lingkungan produksi. Sebagai bahan enkapsulasi sel baterai, film aluminium-plastik harus dilindungi dari kontaminasi benda asing dan debu selama proses produksi dan penanganan.
Proses produksi inti PE biasanya melibatkan ekstrusi standar. Tergantung pada lingkungan produksi dan kontrol proses, kebersihan permukaan yang dihasilkan mungkin tidak memenuhi persyaratan aplikasi ruang bersih baterai lithium-ion. Puing-puing permukaan dan daya tarik debu elektrostatis dapat meningkatkan risiko kontaminasi selama penggulungan dan penanganan film.
Karena alasan ini, pilihan utama untuk inti lilitan yang digunakan dengan film aluminium-plastik untuk sel kantong litium-ion mencakup tabung inti ABS dan PP berpresisi tinggi. Dengan kontrol manufaktur yang sesuai, produksi ruang bersih, dan perlakuan antistatis, material ini dapat memenuhi persyaratan terkait kebersihan, akurasi dimensi, dan ketahanan terhadap bahan kimia.
Oleh karena itu, inti PE lebih sering dikaitkan dengan aplikasi penggulungan film untuk keperluan umum di mana persyaratan untuk presisi dimensi, ketahanan terhadap bahan kimia, dan kebersihan tidak terlalu menuntut.
Tabung Inti PE vs. PP untuk Film Aluminium-Plastik
| Faktor Kinerja | Tabung Inti PE | Tabung Inti PP |
|---|---|---|
| Resistensi Elektrolit | Lebih rentan terhadap pembengkakan dan perembesan | Resistensi yang lebih baik terhadap pembengkakan terkait elektrolit |
| Kekakuan Mekanik | Kekakuan yang lebih rendah | Kekakuan yang lebih tinggi dan stabilitas dimensi |
| Presisi Berliku | Lebih rentan terhadap deformasi pada tegangan tinggi | Lebih cocok untuk belitan presisi |
| Ketahanan Suhu | Lebih rentan melunak dan merambat pada suhu tinggi | Titik leleh lebih tinggi dan stabilitas suhu tinggi lebih baik |
| Kompatibilitas Aplikasi | Lebih cocok untuk penggulungan film untuk keperluan umum | Banyak digunakan untuk aplikasi penggulungan film yang menuntut |
| Persyaratan Kebersihan | Membutuhkan proses yang tepat dan pengendalian lingkungan | Dapat diproduksi dengan kebersihan terkontrol untuk aplikasi yang menuntut |
Mengapa Tabung Inti PP dan ABS Biasa Digunakan?
Pemilihan inti lilitan untuk film aluminium-plastik tidak ditentukan oleh satu sifat material saja. Inti harus menjaga stabilitas dimensi selama penggulungan dan penanganan selanjutnya, sekaligus kompatibel dengan persyaratan kimia, termal, dan kebersihan yang terkait dengan pembuatan baterai lithium-ion.
Stabilitas Dimensi
Tabung inti PP dan ABS memberikan kekakuan dan stabilitas dimensi yang diperlukan untuk mempertahankan geometri gulungan selama penggulungan, pemotongan, dan pengangkutan.
Ketahanan Kimia
PP memberikan ketahanan yang kuat terhadap lingkungan kimia yang terkait dengan aplikasi baterai litium-ion, sehingga mengurangi risiko pembengkakan dan degradasi material.
Stabilitas Suhu
PP dan tabung inti ABS yang sesuai dapat memberikan stabilitas dimensi yang lebih baik pada kondisi pemrosesan suhu tinggi dibandingkan PE.
Manufaktur Bersih
Lingkungan manufaktur yang terkendali dan perlakuan antistatis dapat membantu tabung inti PP dan ABS memenuhi persyaratan kebersihan dan pengendalian kontaminasi pada aplikasi film yang menuntut.
Tabung inti PEjarang dipilih untuk penggulungan film aluminium-plastik yang digunakan dalam baterai kantong litium-ion karena kinerjanya tidak sesuai dengan persyaratan gabungan untuk ketahanan elektrolit, kekakuan mekanis, stabilitas dimensi, ketahanan suhu, dan kebersihan.
Tabung inti PP dan ABS lebih umum digunakan karena dapat memberikan ketahanan kimia, stabilitas dimensi, kinerja suhu, dan kebersihan terkontrol yang diperlukan untuk penggulungan film aluminium-plastik yang presisi. Bahan inti yang tepat pada akhirnya bergantung pada struktur film tertentu, proses penggulungan, dan persyaratan produksi.
