Ultra ince köpük folyo, negatif elektrotsuz sodyum/lityum pilin geleceğini oluşturuyor

Yüzlerce akıllı ve yönlendirici "deneme yanılma" araştırma ve geliştirmesinden sonra, numune dağıtımı için ultra-ince köpüklü mikro gözenekli bakır folyo (10-20 μm, gözeneklilik %90) ve ultra-ince köpüklü mikro gözenekli alüminyum folyo (15-30 μm, gözeneklilik %85) üretmeye başarıyla başladık. Yıkıcı yapısal özellikleriyle bu ürün, piyasaya sürülmesinden hemen sonra önde gelen pil üreticilerinden satın alma ve test siparişleri aldı; bu, yeni nesil pil teknolojisinde, özellikle de "daha az negatif elektrotlu/kendi kendine üretilen negatif elektrotlu sodyum/lityum piller" alanında önemli bir rol oynayabileceğini gösteriyor.

Geleneksel akım toplayıcılar (pozitif elektrotlu alüminyum folyo, negatif elektrotlu bakır folyo), ana işlevi elektronları toplamak ve iletmek olan yoğun metal folyolardır. Köpük mikro gözenekli folyo, "üç-boyutlu gözenekli iletken çerçeve" tipi toplayıcı olarak anlaşılabilir.

Temel avantajları şunlardır:

1. Ultra yüksek gözeneklilik (%85 -%90): hacminin büyük çoğunluğunun boş olduğu anlamına gelir ve aktif maddelerin doldurulması için muazzam alan ve kapasite sağlar.

2. Ultra ince ve güçlü: Son derece ince kalınlığı korurken, üç-boyutlu yapısı, kopma anında yüksek uzama ile birleşen iletken mikro kaplama yapışkan sistemi, geleneksel folyo malzemelerinin mekanik mukavemeti ve esnekliğinden daha iyi performans gösterebilir.

3. Büyük spesifik yüzey alanı: Düzenli ve yıldızlı köpükle birleştirilen üç- boyutlu ağ yapısı, yüzey alanını iki- boyutlu düzlem folyonunkinden çok daha büyük hale getirerek temas empedansını ve akım yoğunluğunu azaltır.

4. Uygun gözenek boyutu ve aralık aralığı: Bu özellikler, ultra-yüksek enerji yoğunluğunun peşinde koşarken, düşük maliyetle "birkaç negatif elektrot/kendi kendine üretilen negatif elektrotlar" şeklindeki mevcut pil teknolojisi rotasının temel sorunlu noktalarını çözer. Mevcut sodyum pil sert karbon ve lityum pil grafitine ihtiyaç duymadan pilin kapasitesini, oran performansını ve çevrim ömrünü garanti edebilir.

"Daha az negatif elektrot" teknolojisi, ön lityumlaştırma/ön sodyumlaştırma negatif elektrot malzemelerinin kullanımını büyük ölçüde azaltmayı amaçlamaktadır; "Kendi kendine üretilen negatif elektrot" daha radikaldir ve genellikle negatif elektrot olmadan veya yalnızca çok ince bir özel tohum katmanıyla birleştirilir. İlk şarj sırasında pozitif elektrottan metal iyonları elde edilir ve negatif elektrot akım toplayıcı üzerinde "kendi kendine bir negatif elektrot katmanı oluşturulur". Köpük folyo bu iki teknoloji için ideal bir anot "tabanı" sağlar.

1. Sodyum iyon pil: köpüklü alüminyum folyonun ustaca uygulanması

Geleneksel olarak, alüminyum ve sodyum düşük potansiyellerde alaşım reaksiyonlarına girer, bu nedenle sodyum negatif elektrotlar için akım toplayıcı olarak bakır folyo yaygın olarak kullanılır. Özel tohum katmanı ve iletken karbon kaplama katmanı bu sorunu kısmen çözebilse de, köpük alüminyum folyonun ortaya çıkışı, sodyum negatif elektrot tasarımı için yeni bir fikrin kapısını açtı.

1.1 "Kendi kendine üretilen negatif elektrot"un ana bilgisayarı olarak: ultra-ince köpüklü alüminyum folyonun kendisi negatif toplayıcı olarak kullanılabilir. Büyük üç-boyutlu alanı ve spesifik yüzey alanı, ilk şarj boşaltma işlemi sırasında çökeltilen sodyum metalini verimli bir şekilde barındırabilir. Bu yapı, akım yoğunluğunu etkili bir şekilde dağıtabilir, dendrit büyümesini bastırabilir ve güvenliği artırabilir.

1.2 Gözenekli karbon malzemelerle mükemmel kombinasyon: mükemmel gözenek boyutu ve tekdüzelik ve ultra-yüksek gözeneklilik, mikro galvanizli, kalay kaplı, nikel kaplı VGCF (buharla büyütülmüş karbon fiber), kristal sınıfı karbon tüpler ve diğer gözenekli karbon serileri için uygundur, köpüklü alüminyum folyo güçlü bir "aktif çerçeve" haline gelebilir.

Örneğin, galvanizli ve kalaylı köpük alüminyum folyo: galvanizli, iletkenlik, sodyum afinitesi ve lityum afinite tamponu hacim genişlemesini birleştiren ve bir sodyum depolama alanı sağlayan yüksek-performanslı bir anot oluşturmak üzere köpük alüminyum çerçeve üzerine mikro kaplanmış mükemmel bir sodyum iyon anot malzemesidir.

1.3 VGCF/kristal sınıfı karbon tüp kompozit köpük folyo: Yüksek spesifik yüzey alanına ve kararlı yapıya sahip bu karbon malzemeler, mükemmel bir iletken ağ ve iyon iletim kanalı oluşturmak için köpük folyonun üç- boyutlu kanallarına doldurulur veya büyütülür, bu da negatif elektrotun kapasitesini ve döngü stabilitesini büyük ölçüde artırır.

1.4 Benzersiz sinterlenmiş köpük bakır ve mikro gözenekli bakır, iç ve dış duvarlarda nano mezogözenekler oluşturur; spesifik yüzey alanı, silikon negatif elektrot ve lityum metal negatif elektrotunkini (zor stabilite) çok aşar (büyük genleşme sorunu). köpük bakır, benzersiz mikro gözenekli teknolojisi temelinde bakır sinterleme teknolojisini mükemmel bir şekilde birleştirir.

2. Lityum pil: köpüklü bakır folyonun lityum içermeyen anodu "ustalıkla birleştirilmiştir"

Negatif elektrotsuz lityum pil teknolojisinde köpük bakır folyonun değeri daha ön plana çıkmaktadır.

İdeal lityum metal biriktirme alt tabakası: Negatif olmayan elektrotlu bir bataryada, lityum metalinin ilk şarj sırasında bakır folyo üzerinde eşit şekilde birikmesi gerekir. Geleneksel pürüzsüz bakır folyo, lityum dendritlerin yerel büyümesine ve "ölü lityum" oluşumuna eğilimlidir. Köpük mikro gözenekli bakır folyonun üç-boyutlu gözenekli yapısı, lityum metalini deliğin içinde "kilitleyebilir", tekdüze çekirdeklenmeyi ve ultra-yüksek spesifik yüzeyin birikmesini gerçekleştirebilir ve Coulomb verimliliğini ve güvenlik performansını önemli ölçüde artırabilir.

Karbon fiberin "ustaca birleşimi": Söylediğiniz gibi, karbon fiber (VGCF kristal sınıfı karbon tüp gibi), gözeneklerinde lityum seven iletken bir ağ oluşturmak için köpük bakırla birleştirilebilir. Bu ağ, yalnızca lityumun tekdüze birikmesine rehberlik etmekle kalmaz, aynı zamanda uzun-ömürlü, negatif olmayan lityum piller elde etmenin temel teknolojik yollarından biri olan şarj ve deşarj işlemi sırasında hacim değişikliklerini etkili bir şekilde tamponlayabilir.

"Birkaç negatif elektrottan" oluşan güçlendirici bir çerçeve olarak: az miktarda silikon karbon veya grafit negatif elektrot kullanılsa ve bulamacı köpük bakır folyoya doldurulsa bile, çatlama, kırılganlık ve düşme olmadan ince bir negatif elektrot kaplaması oluşturulabilir. Aynı zamanda, üç-boyutlu iletken ağ, daha yüksek enerji yoğunluğu elde etmek için orijinalin yalnızca 1/10, 2/100'ü kalınlığında mükemmel büyütme performansı sağlar ve çok büyük maliyet avantajlarına sahiptir.

Daha fazla ayrıntı için lütfen ürün Bağlantımızı ziyaret edin: https://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-alüminyum-foil.html

Bu benzersiz teknoloji, ürünün istikrarlı ve düşük-maliyetli seri üretime ulaşmasını sağlar ve maliyet avantajı iki açıdan gelecektir: birincisi, malzemenin kendisinin üretim hızı ve malzemelerden tasarruf sağlayan ve ağırlığı azaltan yüksek gözeneklilik; İkincisi, pillerin kapsamlı üretim ve performans maliyetlerinin azalması (neredeyse negatif terminal ekipmanı, saha ve süreç yatırımına gerek kalmadan), pillerin negatif elektrot endüstrisinin tamamını alt üst edecek.

Pil endüstrisi üzerindeki etkisi

1. "Negatif elektrot yok/birkaç negatif elektrot" teknolojisinin ticarileştirilmesinin hızlandırılması: Bu en umut verici yüksek-enerji yoğunluğu teknolojisi rotası için en kritik temel malzeme çözümünün sağlanması, mevcut sistem ve ekipman yetenekleri kapsamında 500Wh/kg ve üzeri enerji yoğunluğuna sahip pillerin gerçeğe dönüştürülmesi.

2. Sodyum iyon pillerin performansındaki atılımları teşvik etmek: Sodyum negatif elektrotların tasarımı için yeni bir platform sağlamak; bunun düşük karbonlu malzeme kapasitesi ve sodyum negatif elektrotlarda alaşım malzemelerin büyük hacimli genişlemesi sorunlarını çözmesi, sodyum pillerin enerji yoğunluğunu ve çevrim ömrünü daha da iyileştirmesi ve lityum pillere karşı rekabet güçlerini büyük ölçüde artırması bekleniyor.

3. Pil üretim süreçlerinin yeniden şekillendirilmesi: Yeni elektrot bulamacı doldurma, silindir presleme teknolojilerinin geliştirilmesini gerektirebilir ve hatta tamamen yeni bir "akım toplayıcı elektrot entegrasyonu" üretim sürecine yol açabilir.

Folyo endüstrisi üzerindeki etkisi

1. "Emtia"dan "teknolojik ürüne" geçiş: Sıvı toplayıcılar artık yalnızca standartlaştırılmış metal levhalar değil, aynı zamanda karmaşık mikro yapılara ve özelleştirilmiş işlevlere sahip yüksek-teknolojili bariyer ürünleri haline geldi. Sektör değerinin odağı basit işlem ücretlerinden teknoloji primlerine kayacak.

2. Teknoloji rekabetinde yeni bir turun tetiklenmesi: Nord ve Jiayuan gibi geleneksel folyo devleri büyük zorluklarla karşılaşacak ve benzer gözenekli mevcut toplayıcı teknolojilerini takip etmek için araştırma ve geliştirmeye yatırım yapmak zorunda kalacaklar, aksi takdirde pazarın bozulması riskiyle karşı karşıya kalacaklar.

3. Endüstriyel zincirin yeniden inşası: Üretime dönük ekipman üreticilerinin bu kadar ultra-ince, yüksek gözenekli köpük metali üretebilecek ekipman geliştirmesi gerekiyor; Satış yönündeki pil fabrikalarının tedarik zincirlerini yeniden değerlendirmeleri ve temel inovasyon yeteneklerine sahip folyo tedarikçileriyle önceden derin bir bağ kurmaları gerekiyor.

Daha fazla ayrıntı için lütfen ürün Bağlantımızı ziyaret edin: https://www.lyhsmetal.com/copper/copper-foil/microporous-bakır-foil.html

Üç boyutlu akım toplayıcılar, pil endüstrisinin gelişimi için önemli bir yöndür ve üç-boyutlu akım toplayıcı teknolojisi, silikon karbon, lityum katı-hal ve gelişmiş lityum-iyon pillerin ticarileştirilmesinin teknik garantisidir.

Üç-boyutlu akım toplayıcıların altı ana uygulama yönü şunlardır: negatif elektrot yok/kendi kendine üretim, katı/yarı-katı hal, süper kapasitör/kuru kapasitör, silikon karbon negatif elektrot, kuru iletken güçlü iskelet, termal iletkenlik/ısı kapasitesi/adsorpsiyon/filtrasyon.

Yüksek bağlama/düşük empedans/yüksek büyütme/düşük sıcaklık direnci

Ayrılmayı önlemek, pil ömrünü uzatmak, döngüyü stabilize etmek, elektrot elektrolit temas alanını artırmak, yük aktarım direncini azaltmak, yukarı ve aşağı bağlantı yapmak, iletken taşıma alanını iki katına çıkarmak ve empedansı azaltmak için aktif malzemeleri gömmek ve nüfuz etmek

Akım yoğunluğunun azaltılması ve dendrit baskılanmasına rehberlik edilmesi

Alev geciktirici, faz değişimi, PTC direnç güvenliği, seramik, -korozyon önleyici, sodyum ilgisi (çinko, gümüş gibi), lityum ilgisi (kalay gibi), iyon hızlandırma ve diğer güvenlik primerleri, iğne delme noktasında akım yoğunluğunu kısmen dağıtma ve azaltma, kristal dal deliğinde yanal büyümeyi yönlendirme ve diyaframın dikey delinmesini önleme

Sodyum/lityum pil: negatif elektrot yok/kendi kendine oluşuyor

Gözenekli karbon sistemlerini optimize etme, VGCF,COFS, Bıyıklı karbon nanotüp alt kaplamanın kademeli tasarımı, sodyum ve lityum pillerin "negatif elektrot içermeyen/kendi kendine üretim teknolojisi" için önemli bir folyo malzemesi haline geldi ve enerji yoğunluğunu büyük ölçüde artırdı ve negatif elektrot içermeyen teknolojinin geliştirilmesine yardımcı oldu.

İyonik çok-kanallı hızlı şarj ve deşarj

Başlangıç ​​verimliliğini önemli ölçüde artırın, yüzey kapasitesini artırın, üç{0}boyutlu, birbirine bağlı bir mikro gözenek ağı oluşturun, yerel kuru alanlara sızın ve bu alanlardan kaçının, iyon geçişini hızlandırın (elektrolit sızma kanallarını önemli ölçüde artırın) ve hızlı şarj ve deşarja uyum sağlayın

Katı/kuru folyo malzemesi

Doğrudan polar plakalar oluşturmak (çizme ve püskürtme gibi), içte ve dışta üst ve alt bağlantılar, yüksek mukavemet, düşük direnç ve folyo malzemesine ikincil transfere gerek olmaması sayesinde PVDF/PTFE fibrozis film oluşumunun zorluğunu büyük ölçüde azaltır.

Tampon genişleme iletken çift iskelet

Silikon karbon, fosfor karbon ve yüksek silikondan oluşan güçlü genleşme iskeletleri sağlayın, doğrudan silikon biriktirme ve karbon kaplama için yeni teknoloji yollarını keşfedin, genleşme çatlaması sorunlarını azaltın ve mükemmel iyon taşıma yetenekleriyle daha kalın elektrot tasarımlarını (yüksek yük kapasitesi) destekleyin

Gözenekler ince ve tekdüze olup, ortalama gözenek boyutu 40/50um'dur. Yeni nesil ürünün ortalama gözenek boyutu 21um'dur ve seri-üretilmiştir; Çekme mukavemetinde küçük değişiklikler; İkincil pasivasyona gerek yoktur; bu teknolojinin iç direnci düşüktür, oksidasyon noktaları yoktur ve kimyasal/termal sorunlar yoktur

Kalıntı ve pasifleştirici ajan izleri; Orijinal folyo malzemesi gibi doğrudan temas halinde kullanılabilir.

Köpük mikro gözenekli folyo basit bir süreç iyileştirmesi değil, malzeme sisteminin alt katman yeniliğidir. Sektörde uzun süredir devam eden negatif elektrot sorununa yaratıcı bir çözüm sunarak, yeni-nesil pil teknolojisinin gelişiminin tam da boğazına çarpıyor.

Her ne kadar büyük ölçekli uygulamanın güvenilirliği, tutarlılığı ve uzun-vadeli döngüsel verilerinin hâlâ-piyasa tarafından test edilmesi gerekse de, ortaya çıkışı kuşkusuz pil ve folyo endüstrileri için "derin su bombası" düşürdü. Bize teknolojik atılımların çoğunlukla mantığın en temel ilkelerinin yeniden düşünülmesinden kaynaklandığını söylüyor. Mevcut toplayıcı iki-boyuttan üç-boyuta geçtikçe, aynı zamanda geliştirilen özel yapıştırıcı ve bakır sinterleme teknolojileri de pillerin geleceğinde yeni ve geniş bir "yıldızlı gökyüzü"nün kapılarını açıyor.