Batri Ion Lithiwm Electrod Negyddol Casglwr Cyfredol

Oherwydd y ffaith mai'r pedair prif gydran sy'n ffurfio batris ïon lithiwm yw deunydd electrod positif, deunydd electrod negyddol, ffilm gwahanydd, ac electrolyt. Fodd bynnag, yn ychwanegol at y pedair prif gydran, mae'r casglwr presennol a ddefnyddir i storio deunyddiau electrod positif a negyddol hefyd yn rhan bwysig o batris lithiwm.

Ar gyfer batris ïon lithiwm, y casglwr cerrynt positif a ddefnyddir yn gyffredin yw ffoil alwminiwm, a'r casglwr cerrynt negyddol yw ffoil copr. Er mwyn sicrhau sefydlogrwydd y casglwr presennol y tu mewn i'r batri, mae'n ofynnol i burdeb y ddau fod yn uwch na 98%. Gyda datblygiad parhaus technoleg batri lithiwm, boed yn batris lithiwm a ddefnyddir mewn cynhyrchion digidol neu batris cerbydau trydan, rydym yn gobeithio bod dwysedd ynni batris mor uchel â phosibl, ac mae pwysau batris yn dod yn ysgafnach ac yn ysgafnach. O ran casglwyr cyfredol, y peth pwysicaf yw lleihau trwch a phwysau casglwyr cyfredol, gan leihau cyfaint a phwysau batris yn reddfol.

Mae'r casglwr cerrynt electrod negyddol yn swbstrad dargludol sy'n cynnal y deunydd gweithredol anod (ee, graffit, silicon) mewn batris ïon lithiwm (LIBs). Mae ei brif rolau yn cynnwys:

• Dargludiad electronau: Yn darparu llwybrau gwrthiant isel ar gyfer electronau yn ystod gwefr/rhyddhau.
• Cefnogaeth fecanyddol: Yn cynnal cywirdeb strwythurol er gwaethaf newidiadau cyfaint anod (ee, mae silicon yn ehangu ~300%).
• Sefydlogrwydd rhyngwyneb: Yn lleihau adweithiau ochr ag electrolytau.

Gan fod batris lithiwm wedi datblygu'n gyflym yn y blynyddoedd diwethaf, mae casglwyr presennol hefyd wedi gweld cynnydd cyflym. Mae ffoil alwminiwm electrod positif wedi dod yn deneuach dros amser: o 16 μm yn y gorffennol i 14 μm, yna i lawr i 12 μm. Heddiw, mae llawer o weithgynhyrchwyr batri eisoes yn cynhyrchu ac yn defnyddio ffoil alwminiwm 10 μm, ac mae rhai hyd yn oed yn defnyddio 8 μm.

Ar gyfer yr electrod negyddol, mae ffoil copr yn fwy hyblyg, felly mae ei drwch wedi gostwng o 12 μm i 10 μm, ac yna i 8 μm. Ar hyn o bryd, mae llawer o weithgynhyrchwyr batri yn defnyddio ffoil 6 μm ar gyfer cynhyrchu màs. Mae rhai cwmnïau hefyd yn datblygu ffoil 5 μm neu hyd yn oed 4 μm, y gellir ei ddefnyddio yn y dyfodol.

Oherwydd bod yn rhaid i'r ffoil copr ac alwminiwm a ddefnyddir mewn batris lithiwm fod yn bur iawn, mae dwysedd y deunydd yr un peth yn y bôn. Wrth i'r trwch leihau, mae'r dwysedd arwyneb (pwysau fesul ardal uned) hefyd yn gostwng. O ganlyniad, mae pwysau cyffredinol y batri yn dod yn llai ac yn llai. Mae hyn yn diwallu ein hanghenion ar gyfer batris lithiwm ysgafnach a gwell.

Ar gyfer casglwyr presennol, yn ogystal â thrwch a phwysau, mae eiddo arwyneb hefyd yn cael effaith sylweddol ar gynhyrchu a pherfformiad batris lithiwm. Mae hyn yn arbennig o wir am y casglwr cerrynt electrod negyddol. Oherwydd cyfyngiadau mewn prosesau gweithgynhyrchu, mae ffoilau copr sydd ar gael ar y farchnad ar hyn o bryd yn dri math yn bennaf: un ochr wedi'i arwio, wedi'i garwhau ag ochrau dwbl, a'r llyfn dwyochrog. Mae'r strwythur dwyochrog anghymesur hwn yn arwain at wrthwynebiad cyswllt anwastad rhwng y haenau electrod negyddol ar y ddwy ochr. O ganlyniad, mae'r gallu electrod negyddol yn cael ei ryddhau'n anwastad.

Ar yr un pryd, mae'r anghymesuredd rhwng y ddwy ochr hefyd yn achosi cryfder bondio anghyson y cotio electrod negyddol. Mae hyn yn creu anghydbwysedd difrifol ym mywyd cylch gwefru-rhyddhau'r haenau ar bob ochr, sydd yn ei dro yn cyflymu dirywiad gallu batri.

Defnyddiwyd dull cyrydiad thermol electrocemegol cyntaf y byd i baratoi ffoil copr microporous. Mae'r ffoil copr micromandyllog hwn yn cynnwys 4,000–15,000 trwodd-tyllau fesul centimetr sgwâr, pob un â diamedr o 2–25 μm, ynghyd â 10–10,000 o dyllau dall gyda diamedrau yn amrywio o 10–50 μm. Yn ogystal, mae arwynebau uchaf ac isaf y ffoil wedi'u gorchuddio'n unffurf â marciau ysgythriad sy'n 1-3 μm o ddyfnder, 1-5 μm o led, a degau o ficromedrau o hyd. Mae'r nodweddion hyn yn mynd i'r afael yn berffaith â'r mater adlyniad rhwng y slyri electrod negyddol a'r ffoil copr.

Mae maint penodol y mandyllau a'r marciau ysgythriad yn arwain at garwedd arwyneb uwch ar gyfer y ffoil copr microfandyllog, yn rhydd o burrs neu ymylon miniog. Ar ben hynny, mae'r trawsnewidiad rhwng y mandyllau a'r wyneb ffoil yn ffurfio arc afreolaidd yn hytrach nag ongl sgwâr 90 gradd, gan atal ffurfio dendritau lithiwm i bob pwrpas yn ystod cylchoedd rhyddhau gwefr ac ymestyn oes y batri.

Ar ben hynny, mae'r strwythur micromandyllog yn arddangos nodweddion morffolegol unigryw. Mae'r mandyllau a gynhyrchir trwy gyrydiad electrocemegol yn siâp afreolaidd, gyda meintiau mandwll yn amrywio o fewn ystod benodol. Mae diamedr pob mandwll hefyd yn wahanol ar hyd gwahanol echelinau. Mae'r geometreg mandwll afreolaidd hwn yn gwella ymhellach y cryfder bondio rhwng y ffoil copr a'r slyri electrod negyddol.

1. Ffoil Copr (Dewis Dominyddol)

Manteision:

Dargludedd uchaf (5.96 × 10⁷ S / m) ar gyfer trosglwyddo tâl effeithlon.

Hydwythedd: Yn gwrthsefyll ehangu electrod heb gracio.

Sefydlogrwydd electrocemegol ar botensial isel (0–1 V vs. Li⁺/Li).

Heriau:

Mae trwm (~8.96 g/cm³ dwysedd) yn cyfyngu ar enillion dwysedd ynni.

Yn dueddol o rydu mewn amgylcheddau llaith.

2. Carbon-Ffoil Copr wedi'i Gorchuddio (Yn dod i'r Amlwg)

Priodweddau gwell:

Llai o ymwrthedd rhyngwynebol (20-30%) trwy haen garbon.

Gwell adlyniad ar gyfer cyfansoddion silicon/graffit.

Applications: High-energy-density batteries (e.g., EVs, >350 Wh/kg).

3. Deunyddiau Amgen (Cam Ymchwil a Datblygu)

• Casglwr adeiledd tri dimensiwn: Mae ymchwilwyr wedi datblygu strwythurau rhwydwaith 3D megis nanowires copr a chopr ewyn. Gall y strwythurau hyn atal dendrites lithiwm rhag tyfu, sy'n gwella diogelwch batri a hyd oes. Maent yn arbennig o addas ar gyfer anodau metel lithiwm.
• Ffoil copr cyfansawdd: Mae'r math hwn yn defnyddio deunyddiau polymer i ddisodli rhan o'r haen fetel. Os caiff y batri ei dyllu, ni fydd yn cynhyrchu burrs. Gall y polymer hefyd weithredu fel torrwr cylched i atal rhediad thermol.
• Addasiad i electrod negyddol sy'n seiliedig ar silicon: Gall casglwyr cerrynt mandyllog newydd leihau problem ehangu cyfaint deunyddiau sy'n seiliedig ar silicon wrth wefru a gollwng. Mae hyn yn helpu i gynyddu dwysedd ynni batri.

Cysylltwch nawr

• Yn gwella'r adlyniad rhwng y deunydd anod a'r ffoil copr.
• Yn cael effaith fach iawn ar gynhyrchu nwy batri.
• Mae cryfder tynnol y ffoil copr microporous yn parhau i fod yn debyg i gryfder y ffoil copr gwreiddiol.
• Mae gwrthedd y ffoil copr microporous yn cynyddu llai nag 8%.
• Yn gwella ychydig ar gynhwysedd batris ion lithiwm.
• Yn gwella cysondeb perfformiad batri yn sylweddol ac yn cynyddu cynnyrch cynhyrchu.
• Yn hwyluso-cyfradd uchel codi tâl a rhyddhau.
• Yn lleihau cyfran y ffoil copr yng nghyfanswm màs y batri.
• Yn gwella gwlybedd y slyri a'r electrolyte ar y ffoil copr.
• Yn lleihau'r ymwrthedd cyswllt rhwng y deunydd catod a'r ffoil alwminiwm.
• Yn ymestyn bywyd gwasanaeth y batri.

Mae ffoil copr electro-adneuo traddodiadol (ED-Cu) yn mynd trwy esblygiad technolegol dwys:

Teneuo uwch

• Tuedd: O ffoil 12 μm a 10 μm cynnar, mae'r brif ffrwd wedi symud i 6-8 μm. Mae -cynhyrchion terfynol uchel bellach yn defnyddio 4.5 μm, ac mae datblygiad yn symud tuag at 3 μm, 2 μm, a hyd yn oed ffoil deneuach.
• Gyrrwr: Mae ffoil deneuach yn lleihau pwysau ac yn rhyddhau lle, gan gynyddu dwysedd ynni'r batri yn uniongyrchol (yn enwedig dwysedd ynni grafimetrig).
• Her: Yn gosod gofynion eithafol ar gryfder tynnol y ffoil, ei ymestyniad, ei reolaeth ar garwedd yr arwyneb, a'r cynnyrch cynhyrchu.

Perfformiad Uchel

• Ffoil Copr Cryfder -Tynnol Uchel: Yn cwrdd â gofynion cryfder dalennau electrod ar gyfer prosesau pentyrru a batris dwysedd uchel o ynni.
• Ffoil Copr Isel-Proffil (LP) a-Isel-Proffil Copr (VLP) Iawn: Mae arwynebau llyfnach yn gwella cyswllt â'r deunydd actif, yn gwella unffurfiaeth dyddodiad ïon lithiwm, ac yn gwella-perfformiad gwefru cyflym a bywyd beicio.
• Ffoil Copr Cyfansawdd (neu Ffoil Copr "Brechdan", Ffoil Copr PET)
• Strwythur: Haen gynhaliol polymer (PET/PP/PI, ~4–6 μm o drwch) wedi'i gorchuddio ar y ddwy ochr â haen gopr metel tenau iawn (~1 μm).

Mae'r ffoil copr rholio gyda thymer meddal a ddefnyddir fel arweinydd yn y apparel ar gyfer ymchwil triniaeth canser gan ein cwsmer Indonesia.

Mae ein ED Shielding Foils Copr gyda Elongation Uchel a Cryfder Tynnol Uchel, gellir ei ddefnyddio mewn llawer o feysydd. Gallwn ddarparu'r -matte, dwbl-matte, a dwbl-Copper ED sgleiniog penodol ar gyfer y Batri Li-ion. A gallwn hefyd gynnig 2 owns i 6 owns (trwch enwol 70um i 210um) Foils Copr ED wedi'u Gwarchod a ddefnyddir ar gyfer cysgodi cynhyrchion trydan, yn enwedig fel newidydd, cebl, ffôn symudol, cyfrifiadur, triniaeth fecanyddol, awyrofod, a Cheisiadau diwydiant. Yn fwy na hynny, mae HTE (estyniad tymheredd uchel) o 1/2 owns i 2 owns o ffoil copr o drwch a VLP-HTE-HF(proffil isel iawn, elongation tymheredd uchel, a Foils Copr ED trwm, yn cael eu defnyddio mewn PCB, sef 1295mm yw'r dimensiwn mwyaf ar gyfer y picws UD x 2mm. Foils Copr Gwarchod a ddefnyddir yn yr Ystafell MRI

Mae datblygu casglwyr cerrynt anod datblygedig, megis ffoil copr micromandyllog, wedi gwella perfformiad a dibynadwyedd batris ïon lithiwm yn sylweddol. Mae buddion allweddol yn cynnwys:

• Adlyniad Gwell - Mae'r strwythur microfandyllog yn cynyddu'r cryfder bondio rhwng y deunydd anod (ee, graffit neu silicon) a'r ffoil copr, gan atal delamination yn ystod beicio.
• Dendrites Lithiwm Ataliedig - Mae'r geometreg mandwll afreolaidd a'r arwyneb ysgythru yn dileu ymylon miniog, gan leihau ffurfiant dendrit a gwella diogelwch.
• Gwell Gwlychu Electrolyt - Mae'r strwythur mandyllog yn hwyluso treiddiad electrolyte yn well, gan sicrhau cludiant ïon unffurf a chineteg adwaith.
• Gallu Cyfradd Uchel - Mae'r dargludedd optimaidd a'r priodweddau rhyngwynebol yn galluogi gwefru a gollwng yn gyflymach heb groniad gwrthiant sylweddol.
• Sefydlogrwydd Mecanyddol - Mae'r cryfder tynnol yn parhau i fod yn debyg i ffoil confensiynol, gan sicrhau cywirdeb strwythurol dan straen.
• Bywyd Beicio Estynedig - Mae llai o dwf dendrite a gwell sefydlogrwydd rhyngwyneb yn cyfrannu at oes batri hirach.
• Mantais Ysgafn - Mae'r cynnwys copr gostyngol yn lleihau pwysau cyffredinol y batri wrth gynnal perfformiad.

Mae'r datblygiadau arloesol hyn yn mynd i'r afael â heriau hanfodol mewn batris dwysedd uchel, gan wneud casglwyr cerrynt microfandyllog yn ddatrysiad addawol ar gyfer batris ïon lithiwm cenhedlaeth nesaf, yn enwedig ar gyfer cerbydau trydan a rhaglenni pŵer uchel.

C1: Beth yw'r casglwr cerrynt electrod negyddol mewn batri ïon lithiwm-?

A: Y ffoil metel (copr bron bob amser) sy'n casglu electronau o ddeunydd gweithredol anod a'u hanfon i'r gylched allanol. Mae hefyd yn darparu cefnogaeth gorfforol ar gyfer y cotio anod.

C2: Pam mae copr yn cael ei ddefnyddio ar gyfer yr electrod negyddol yn lle alwminiwm?

A: Oherwydd bod yr electrod negyddol yn gweithredu ar foltedd isel iawn (tua 0.1V vs. Li/Li⁺). Mae copr yn sefydlog ar y foltedd hwn. Byddai alwminiwm yn adweithio â lithiwm i ffurfio aloi brau (LiAl), gan achosi i'r ffoil dorri'n ddarnau.

C3: Pa mor drwchus yw'r ffoil copr ar gyfer yr electrod negyddol?

A: Y trwch prif ffrwd yw 6 μm (micromedrau). Er mwyn cymharu, mae gwallt dynol tua 70 μm o drwch. Mae rhai batris datblygedig yn defnyddio 4.5 μm neu hyd yn oed ffoil 3 μm.

C4: Sut mae ffoil copr electrod negyddol yn cael ei wneud?

A: Gwneir y rhan fwyaf ganelectrodeposition. Mae copr yn cael ei blatio o hydoddiant copr sylffad ar ddrwm titaniwm sy'n cylchdroi. Yna mae'r ffoil yn cael ei blicio i ffwrdd, ei drin, a'i dorri i led. Gelwir y dull hwn yn ffoil copr electrolytig (ffoil ED) ac mae'n cyfrif am dros 90% o'r farchnad.

C5: Beth yw'r gwahaniaeth rhwng yr ochr sgleiniog a'r ochr matte?

A: Yn ystod y cynhyrchiad, mae un ochr i'r ffoil yn cyffwrdd â'r drwm titaniwm - mae'r ochr honno'n dod yn llyfn (ochr sgleiniog). Mae'r ochr arall yn tyfu'n rhydd ac yn dod yn arw (ochr matte). Gwneir yr ochr garw yn fwriadol i gael rhywfaint o garwedd fel bod y slyri anod yn glynu'n dda.

C6: Beth yw "ffoil copr cyfansawdd"?

A: Mae'n fath newydd lle mae craidd plastig tenau (fel PET neu PP) wedi'i wasgu rhwng dwy haen gopr denau iawn (tua 1 μm yr un). Mae'n ysgafnach ac yn fwy diogel - os caiff y batri ei dyllu, mae'r plastig yn toddi ac yn torri'r gylched, gan atal rhediad thermol. Fodd bynnag, mae'n dal i gael ei ddatblygu ar gyfer cynhyrchu màs.

C7: A oes angen casglwr cerrynt electrod negyddol copr o hyd ar fatris solid?

A: Mae'r rhan fwyaf o gynlluniau batri cyflwr solet yn dal i ddefnyddio casglwr cerrynt copr ar gyfer yr electrod negyddol. Fodd bynnag, efallai y bydd angen gorchudd arbennig (fel nicel) ar yr wyneb copr i weithio'n dda gyda'r electrolyt solet.

C8: Beth yw tueddiad y dyfodol ar gyfer casglwyr cerrynt electrod negyddol?

A: Gweler y duedd ar gyfer casglwyr cerrynt electrod negyddol fel isod:

• Ffoiliau teneuach: Symud o 6 μm i 4.5 μm a hyd yn oed 3 μm
• Ffoiliau copr cyfansawdd: Yn ysgafnach ac yn fwy diogel, disgwylir iddynt dyfu'n gyflym
• Strwythurau tri dimensiwn: Rhwydweithiau ewyn copr neu nanowire i weithio gydag anodau metel lithiwm ac atal dendritau

Tagiau poblogaidd: batri ïon lithiwm electrod negyddol casglwr cyfredol, Tsieina batri ïon lithiwm electrod negyddol casglwr presennol gweithgynhyrchwyr