Batterifoliens ytråhet och ytkemi, nyckeln till bättre batterier

Vid batteritillverkning beläggs tunna metallfolier med en slurry som bland annat innehåller bindemedel, ledande partiklar och aktiva material. Foliens roll i batteriet är både mekanisk som bärare av slurry samt elektrisk kontakt mellan utsida och de aktiva delarna i batteriet. Då folien inte bidrar till kapacitet till batteriet görs den så tunn som möjlig, ofta 12-18 mikrometer tjock. Detta sätter oerhört stora krav foliens mekaniska egenskaper och interaktionen mellan slurry och folie. 

Genom att öka ytråheten på folien kan en högre kontaktarea per ytenhet skapas vilket skulle gynna vidhäftning och kontaktresistansen mellan folie och slurry. En ökad ytråhet kan miljövänligt och repeterbart skapas med till exempel laser eller mönstrade valsar. 

Vidhäftning av slurry på batterifolien är en utmanande bit för batterier, speciellt nya mer miljövänliga/mindre hälsofarliga batterier. Atmosfärplasma är en beprövad metod när ökad vidhäftning/vätbarhet behövs, till exempel vid limning. Därför tror vi att man kommer kunna uppnå goda resultat, med förbättrad vätbarhet och vidhäftning av slurry på ytaktiverade batterifolier med atomsfärplasma.

Några utmärkande resultat från projektet är att ytstrukturering med laser kan ge förbättrad ytenergi och kan påverka de mekaniska egenskaperna på aluminiumfolien. Ytaktivering med atmosfärplasma gav ökad ytenergi och uppvisade liten påverkan på de mekaniska egenskaperna. Vätbarheten ökades också med atmosfärsplasma även när behandlingen utfördes direkt på folien utan att den valsolja som finns från tillverkning av folien avlägsnades. Ytaktiveringen visade även att olika funktionella grupper bildades, som kan ha positiva effekter på batteriets funktion. Slutligen visade inledande impedansmätningar på testceller med vattenbaserade LFP-elektroder även lovande resultat med bättre kontakt mellan batterifolie och elektrodmaterial dvs visar på potential att förbättra batteriets funktion. Detta resultat behöver verifieras i en större studie.

Med den kunskap som vi har byggt upp kring ytstrukturering med laser, ytaktivering med atmosfärplasma och valsoljans inverkan ämnar vi fortsätta utvecklingen inom området och utreda hur ytegenskaperna påverkar batteriprestandan. Ytterligare projekt behövs för att möjliggöra tester i större skala och kunna gå vidare med uppskalning hos både batterifolie- och batteritillverkare.