Uporaba in raziskovalne smeri mikroporoznih folij v industriji litij-ionskih baterij

Litij-ionske baterije, (super)kondenzatorji, prilagodljiva elektronika in materiali za elektromagnetno zaščito so ključna področja uporabe mikroporozne bakrene folije. Njegov razvoj poganjajo nastajajoče tehnologije, kot so električna vozila, telefonske baterije z zložljivim zaslonom in elektromagnetna zaščita baznih postaj 5G, ki zavzemajo pomemben in hitro rastoči delež v industrijski verigi.

Trenutno običajni postopki za pripravo mikroporozne bakrene folije vključujejo predvsem lasersko vrtanje, mehansko prebijanje, elektrokemično jedkanje in raztopinsko jedkanje. Kot je prikazano v spodnji tabeli, nudi jedkanje v raztopini izrazite prednosti pri izdelavi mikroporozne bakrene folije.

Pristopi k povečanju specifične energije litij-ionskih baterij v bistvu vključujejo uporabo-katodnih in anodnih materialov z večjo{1}}zmogljivostjo, tanjšega ločevalnega papirja, tanjših bakrenih in aluminijastih folij ter zmanjšanje drugih pomožnih dodatkov v največji možni meri.

The undisputed focus of research and development lies in higher-weight-capacity cathode and anode materials (collectively accounting for over 50% of the total weight). Lithium iron phosphate has little potential left to tap, while ternary materials are progressing towards higher nickel content (NCM 111 -> 523 -> 622 -> 811 ->NCA?). Na strani anode je napredek v veliki meri odvisen od zorenja silicijevih-ogljikovih materialov. Kaj pa njihov visok raztezni koeficient? Kaj pa nezadostna življenjska doba? Druga metoda je uporaba tanjšega ločilnega papirja, vendar separatorji predstavljajo le 4–5 % teže baterije, pretirano tanki separatorji pa povečajo tveganje za kratke stike katod-anod, kar pogosto povzroči več izgub kot dobitkov.

Trenutno je običajna debelina bakrene folije, ki se uporablja pri proizvodnji litij-ionskih baterij, 8μm~12μm (bakrena folija 6~7μm se že uporablja v nekaterih digitalnih baterijah 3C), debelina aluminijaste folije pa je 12μm~20μm. Kot prevodni substrati za katodo in anodo predstavljajo 15–20 % teže litij-ionske baterije. Kako lahko dodatno zmanjšamo masni delež bakrenih in aluminijastih folij za povečanje specifične energije? V takih okoliščinah so nastale mikroporozne bakrene in aluminijeve folije.

Obstoječe specifikacije mikroporoznih bakrenih/aluminijevih folij (pore, ustvarjene z mehansko obdelavo, ki ohranjajo prvotne fizikalne lastnosti folije, zagotavljajo, da se med nanašanjem ne zlomijo, so brez -robov in ne-puščajo)

Za več podrobnosti o mikroporoznih aluminijastih folijah obiščite povezavo do naših izdelkov prekhttps://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-aluminijeva-folija.htmlza več podrobnosti

Kakšne prednosti nudijo mikroporozne folije pri uporabi litij{0}}ionskih baterij? (Za primer mikroporozne folije s 17% poroznostjo)

• Neposredno in učinkovito poveča specifično energijo litij{0}}ionske baterije: za folije z enakimi specifikacijami mikroporozna folija s 17 % poroznostjo zmanjša težo za 17 %; pri enaki površinski gostoti se gostota zbijanja katode in anode poveča (saj nekaj aktivnega materiala zapolni pore).

• Učinkovito izboljša zmogljivost hitrosti litij-ionske baterije: pri baterijah, ki uporabljajo običajno folijo, se migracija litij-ionov razprši proti jezičku na dvo-dimenzionalni način vzdolž folije. Po perforaciji se difuzijska pot litij-ionov spremeni v tri-dimenzionalno vsesmerno prodiranje. Poleg tega povečana kontaktna površina med aktivnim materialom, ki vstopa v pore, in folijo zmanjša radij migracije litij-ionov, s čimer se poveča učinkovitost prevodnosti. (Osebno mnenje: Ozko grlo, ki omejuje zmogljivost hitrosti litij-ionov, ni v prevodnosti elektronov, temveč v učinkovitosti prenosa litij-ionov. Na primer, uporaba porozne črne Ketjen kot prevodnega sredstva v baterijah tipa rate- daje boljše eksperimentalne rezultate kot neporozne{13}}prevodne snovi.)

• Učinkovito zmanjša notranjo upornost litij{0}}ionske baterije: Primerjalni testi z uporabo enakih materialov folije kažejo, da lahko sočasna uporaba perforirane bakrene in aluminijaste folije zmanjša notranjo upornost za 8 %---20 %.

Predvideva se, da je teoretična osnova skupni učinek povečane kontaktne površine med prevodno folijo in aktivnimi materiali, skupaj z zmanjšanjem lastnega notranjega upora folije. Osebno mnenje: Če je debelina prevleke katodne/anodne elektrode manjša od polmera mikropor folije, se lahko notranji upor poveča; nasprotno pa se zmanjša. Razdalja od litijevih ionov na najbolj zunanji plasti prevleke do površine folije je povezana z zmogljivostjo hitrosti. Pri zasnovi celice lahko večja površinska gostota vodi do nižje dosegljive hitrosti.

• Bistveno izboljša učinkovitost infiltracije elektrolita po vbrizgavanju in zagotavlja 100-odstotno enakomernost infiltracije: V baterijah s konvencionalno folijo elektrolit difundira in infiltrira od periferije proti sredini vzdolžno. Po perforaciji postane infiltracija tri-dimenzionalni proces permeacijske difuzije, ki popolnoma odpravi težave z nepopolno infiltracijo v središču nekaterih plošč elektrod. V industriji je bila nedosledna infiltracija opredeljena kot eden od razlogov za nezadostno doslednost med posameznimi celicami.

• Poveča površinski oprijem folije: Prevleke na obeh straneh katodne/anodne elektrode skozi material v porah tvorijo prepleteno strukturo "I-žarka", kar znatno zmanjša verjetnost razslojevanja materiala elektrode.

• Izboljša fleksibilnost upogibne plošče elektrode, zaradi česar je primernejša za prilagodljive baterije. (Nekatera podjetja so ga že množično-proizvajala za nosljive litijeve baterije, kar je pokazalo znatne izboljšave zmogljivosti.)

• Izboljša varnost baterije: Testi, ki jih je izvedlo več proizvajalcev baterij, so potrdili njeno vlogo pri varnosti, prav tako pa je prejela priznanje testiranja evropskih strank.
• Neposredno in učinkovito poveča specifično energijo litij{0}}ionske baterije: pri folijah z enakimi specifikacijami se teža mikroporozne folije zmanjša; pri enaki površinski gostoti se gostota zbijanja katode in anode poveča (ker nekaj materiala zapolni pore).
• Učinkovito izboljša zmogljivost hitrosti litij-ionske baterije: pri baterijah, ki uporabljajo običajno folijo, se migracija litij-ionov razprši proti jezičku na dvo-dimenzionalni način vzdolž folije. Po perforaciji se difuzijska pot litij-ionov spremeni v tri-dimenzionalno vsesmerno prodiranje, povečana kontaktna površina med materialom, ki vstopa v pore, in folijo pa zmanjša radij migracije litij-ionov, kar poveča učinkovitost prevodnosti.
• Učinkovito zmanjša notranji upor litij-ionske baterije: uporaba mikroporozne folije lahko učinkovito zmanjša notranji upor.
• Izboljša omočljivost elektrolita: Učinkovitost infiltracije elektrolita po vbrizganju v litijeve baterije je mogoče znatno povečati, kar lahko izboljša učinkovitost proizvodnje za več kot 50 %, hkrati pa zagotavlja 100-odstotno enakomernost infiltracije.
• Izboljša oprijem gnojnice na tokovni odjemnik: Poveča površinski oprijem folije. Preko materiala v porah prevleke na obeh straneh plošče elektrode tvorijo prepleteno stanje v obliki črke "H" -, kar močno zmanjša verjetnost razslojevanja materiala elektrode.
• Izboljša fleksibilnost upogibne plošče elektrode, zaradi česar je primernejša za prilagodljive baterije.
• Zmanjša nastajanje plina v bateriji: med obdelavo mikroporozne aluminijaste folije je površina folije podvržena sekundarnemu čiščenju, da se odstranijo ostanki olja, kar zmanjša stranske reakcije z elektrolitom.
• Ne zahteva sprememb proizvodnih procesov ali opreme: uporaba mikroporozne folije izpolnjuje zahteve obstoječih proizvodnih procesov, kot sta premazovanje in kalandriranje, brez potrebe po dodatni ali zamenjani opremi.

Za več podrobnosti o mikroporoznih folijah obiščite povezavo do naših izdelkov prekhttps://www.lyhsmetal.com/copper/copper-foil/microporous-copper- folil.htmlza več podrobnosti

• Preprečevanje puščanja premaza: Med postopkom premazovanja mikroporozne bakrene/aluminijeve folije je bistveno preprečiti puščanje gnojevke skozi pore folije zaradi prenizke viskoznosti gnojevke med ekstrudiranjem/pršenjem. Folije z različnimi velikostmi por in stopnjami poroznosti imajo različne zahteve glede viskoznosti gošče. Če za primer vzamemo mikroporozno aluminijasto folijo s 17 % poroznostjo in premerom por 0,35 mm, testi kažejo, da mora biti viskoznost katodnega materiala okoli 8000 mPa·s, po možnosti ne nižja od 6000 mPa·s. Hitrost tekočega traku je treba ustrezno prilagoditi med postopkom ekstruzijskega brizganja. (Če gnojevka stoji predolgo, lahko pride do manjšega pronicanja na drugo stran; to lahko reši hitro sušenje.)
• Nadzor bruhov med rezanjem elektrode: nazadnje upamo, da bodo kolegi, ki so že izvajali poskuse z uporabo mikroporozne bakrene ali aluminijaste folije v litij-ionskih baterijah, delili podatke in sodelovali pri medsebojni izmenjavi.
• Dodatna opomba: Izboljšanje zmogljivosti z uporabo mikroporozne bakrene folije v litijevih kondenzatorjih, superkondenzatorjih, Ni-Cd in Ni-MH baterijah je zelo pomembno. Razlog za nedoseganje obsežne-usvojitve so stroški. Uporaba mehanske obdelave za ustvarjanje por nudi izjemno visoko proizvodno učinkovitost. Ocenjuje se, da bodo stroški po masovni proizvodnji le malo višji od stroškov običajne dvo-stranske gladke bakrene folije.

Za več podrobnosti o mikroporoznih aluminijastih folijah obiščite povezavo do naših izdelkov prekhttps://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-aluminijeva-folija.htmlza več podrobnosti

• Napajalne baterije

Uporablja se v novih energetskih vozilih, elektrarnah za shranjevanje energije itd., kot osnovni material za zbiralnik toka negativne elektrode v litijevih baterijah. Mikroporozna struktura poveča učinkovitost prenosa litij-ionov, zmanjša notranji upor, izpolnjuje zahteve po visoki-hitrosti polnjenja/praznjenja in bistveno izboljša stabilnost cikla baterije in gostoto energije.

• Prilagodljiva elektronika

Uporablja se v fleksibilnih tiskanih vezjih in nosilcih vezij nosljivih naprav. S svojimi tankimi, lahkimi in poroznimi značilnostmi se prilagaja scenarijem, ki vključujejo ponavljajoče se upogibanje in kotaljenje, zagotavlja stabilno prevodnost tokokroga in izpolnjuje zahteve glede prilagodljive zasnove izdelkov, kot so pametne ure in upogljivi zasloni.

• Elektromagnetna zaščita

Uporablja se v komunikacijskih baznih postajah, natančnih instrumentih, vojaški elektroniki in drugih scenarijih. Porozna struktura izboljša absorpcijo in dušenje elektromagnetnih valov, učinkovito blokira elektromagnetne motnje in zagotavlja natančnost delovanja in varnost opreme v kompleksnih elektromagnetnih okoljih.

• Komponente za upravljanje toplote

Visoka specifična površina kot jedrni material za substrate za odvajanje toplote v-zmogljivih napravah pospešuje prevajanje in odvajanje toplote. Primeren je za scenarije visoke gostote toplote, obravnava težave s pregrevanjem v visoko-zmogljivih čipih, osvetlitvi LED, napravah 5G RF in preprečuje poslabšanje zmogljivosti.

Prednosti delovanja te mikroporozne bakrene folije so pomembne, saj ponujajo (vrhunsko stroškovno-zmogljivost). V primerjavi s sorodnimi izdelki vodilnih podjetij, kot so Nuode Investment Co., Ltd., Fukuda in Mitsui, se ponaša s širokimi tržnimi obeti. Trda tehnologija prinaša nove trge! Nove priložnosti! Nova prihodnost!

Za več podrobnosti o mikroporoznih folijah obiščite povezavo do naših izdelkov prekhttps://www.lyhsmetal.com/copper/copper-foil/microporous-copper- folil.htmlza več podrobnosti