Ultra tanka penasta folija ustvarja prihodnost natrijevih/litijevih baterij brez negativne elektrode

Po stotinah inteligentnih in usmerjenih raziskav in razvoja »poskusov in napak« smo uspešno začeli proizvajati ultra-tanko penasto mikroporozno bakreno folijo (10-20 μm, poroznost 90 %) in ultra-tanko penasto mikroporozno aluminijasto folijo (15-30 μm, poroznost 85 %) za dostavo vzorcev. Ta izdelek s svojimi prelomnimi strukturnimi značilnostmi je takoj po lansiranju prejel naročila za nabavo in testiranje vrhunskih proizvajalcev baterij, kar kaže, da lahko igra ključno vlogo v naslednji generaciji tehnologije baterij, zlasti na vrhunskem področju "natrijevih/litijevih baterij z manj negativnimi elektrodami/samogeneriranimi negativnimi elektrodami".

Tradicionalni zbiralniki toka (pozitivna elektroda aluminijasta folija, negativna elektroda bakrena folija) so goste kovinske folije, katerih glavna funkcija je zbiranje in prevajanje elektronov. Penasto mikroporozno folijo lahko razumemo kot zbiralnik tipa "-tridimenzionalni porozni prevodni okvir".

Njegove glavne prednosti so:

1. Ultra visoka poroznost (85% -90%): pomeni, da je velika večina njegove prostornine prazna, kar zagotavlja ogromno prostora in zmogljivosti za polnjenje aktivnih snovi.

2. Izjemno tanek in močan: medtem ko ohranja izjemno tanko debelino, lahko njegova tri-dimenzionalna struktura v kombinaciji z visokim raztezkom ob pretrganju prevodnega mikroprevlečnega lepilnega sistema prekaša mehansko trdnost in prožnost tradicionalnih folijskih materialov.

3. Ogromna specifična površina: v kombinaciji z urejeno in zvezdasto peno je zaradi tri-dimenzionalne mrežne strukture njena površina veliko večja kot površina dvo-dimenzionalne ravne folije, kar zmanjša kontaktno impedanco in gostoto toka.

4. Primerna velikost por in razpon razmika: Te značilnosti rešujejo glavne težave trenutne tehnologije baterij, ki vključuje "nekaj negativnih elektrod/samogeneriranih negativnih elektrod" po nizki ceni, medtem ko si prizadevajo za ultra-visoko energijsko gostoto. Lahko zagotovi zmogljivost, hitrost delovanja in življenjsko dobo baterije brez potrebe po obstoječih natrijevih baterijah iz trdega ogljika in litijevih baterijah iz grafita.

Cilj tehnologije "manj negativnih elektrod" je močno zmanjšati uporabo materialov za negativne elektrode pred litijem/prenatriranjem; "Samogenerirana negativna elektroda" je bolj radikalna, običajno sestavljena brez negativne elektrode ali le z zelo tanko posebno začetno plastjo. Kovinski ioni se pridobijo iz pozitivne elektrode med prvim polnjenjem, plast negativne elektrode pa se "samogenerira" na zbiralniku toka negativne elektrode. Penasta folija zagotavlja idealno anodno "osnovo" za ti dve tehnologiji.

1. Natrijeva ionska baterija: domiselna uporaba penaste aluminijaste folije

Tradicionalno sta aluminij in natrij podvržena legirnim reakcijam pri nizkih potencialih, zato se bakrena folija običajno uporablja kot zbiralnik toka za natrijeve negativne elektrode. Čeprav lahko posebna začetna plast in prevodna ogljikova prevleka delno rešita ta problem, je pojav penaste aluminijaste folije odprl novo idejo za oblikovanje natrijeve negativne elektrode.

1.1 Kot gostitelj "samogenerirane negativne elektrode": ultra-aluminijevo folijo iz pene je mogoče uporabiti kot negativni zbiralnik. Njegov ogromen tri-dimenzionalni prostor in specifična površina lahko učinkovito sprejmeta kovinski natrij, oboren med postopkom praznjenja prvega naboja. Ta struktura lahko učinkovito razprši gostoto toka, zavira rast dendritov in poveča varnost.

1.2 Popolna kombinacija s poroznimi ogljikovimi materiali: odlična velikost in enakomernost por ter ultra-visoka poroznost, primerna za mikro pocinkane, pocinkane, ponikljane VGCF (v pari gojena ogljikova vlakna), ogljikove cevi kristalnega razreda in druge serije poroznega ogljika, penasta aluminijasta folija lahko postane močno "aktivno ogrodje".

Na primer, pocinkana in pokositrena penasta aluminijasta folija: pocinkana je odličen material za natrijeve ionske anode, ki je mikroplatiziran na ogrodje iz penastega aluminija, da tvori visoko{0}}zmogljivo anodo, ki združuje prevodnost, afiniteto do natrija in afiniteto do litija, povečanje volumna pufra ter zagotavlja mesto za shranjevanje natrija.

1.3 VGCF/kristalna kompozitna penasta folija iz ogljikovih cevi: ti ogljikovi materiali z visoko specifično površino in stabilno strukturo so napolnjeni ali gojeni v tri-dimenzionalnih kanalih penaste folije, da se zgradi odlično prevodno omrežje in kanal za prenos ionov, kar močno izboljša zmogljivost in stabilnost cikla negativne elektrode.

1.4 Edinstveni sintrani penasti baker in mikroporozni baker tvorita nano mezopore na notranjih in zunanjih stenah, pri čemer specifična površina močno presega površino silicijeve negativne elektrode in kovinske litijeve negativne elektrode (težka stabilnost) (velika težava pri širitvi). penasti baker popolnoma združuje tehnologijo sintranja bakra na podlagi svoje edinstvene mikroporozne tehnologije.

2. Litijeva baterija: anoda brez litija iz penaste bakrene folije je "spretno kombinirana"

V tehnologiji litijeve baterije brez negativne elektrode je vrednost penaste bakrene folije pomembnejša.

Idealen substrat za nanašanje kovinskega litija: V bateriji brez negativne elektrode je treba med prvim polnjenjem kovinski litij enakomerno nanesti na bakreno folijo. Tradicionalna gladka bakrena folija je nagnjena k lokalni rasti litijevih dendritov in nastanku "mrtvega litija". Tri-dimenzionalna porozna struktura penaste mikroporozne bakrene folije lahko "zaklene" kovinski litij znotraj luknje, doseže enakomerno nukleacijo in odlaganje ultra{3}}visoke specifične površine ter bistveno izboljša kulonsko učinkovitost in varnost.

"Genialna kombinacija" ogljikovih vlaken: Kot ste rekli, lahko ogljikova vlakna (kot je ogljikova cev kristalnega razreda VGCF) kombinirate s penastim bakrom, da v svojih porah zgradite prevodno mrežo, ki ljubi litij. To omrežje ne more samo usmerjati enakomernega odlaganja litija, temveč tudi učinkovito ublažiti spremembe volumna med postopkom polnjenja in praznjenja, kar je ena od ključnih tehnoloških poti za doseganje dolgo{1}}življenjske nenegativne litijeve baterije.

Kot ojačitveno ogrodje "nekaj negativnih elektrod": tudi če uporabimo majhno količino silicijevega ogljika ali grafitne negativne elektrode in njeno kašo napolnimo v penasto bakreno folijo, lahko nastane tanek premaz negativne elektrode brez razpok, krhkosti in odpadanja. Hkrati tri-dimenzionalno prevodno omrežje zagotavlja odlično učinkovitost povečave z debelino le 1/10, 2/100 izvirnika, da se doseže večja energijska gostota, in ima velike stroškovne prednosti.

Za več podrobnosti obiščite povezavo do našega izdelka: https://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-aluminium-foil.html

Ta edinstvena tehnologija izdelku omogoča stabilno in-cenovno množično proizvodnjo, njegova stroškovna prednost pa bo izhajala iz dveh vidikov: prvič, proizvodna hitrost samega materiala in visoka poroznost, ki prihrani materiale in zmanjša težo; Drugi je zmanjšanje obsežnih proizvodnih stroškov in stroškov delovanja baterij, ki jih povzroča (skoraj brez potrebe po negativni terminalski opremi, lokaciji in naložbah v proces), kar bo prevrnilo celotno industrijo negativnih elektrod baterij.

Vpliv na industrijo baterij

1. Pospeševanje komercializacije tehnologije "brez negativnih elektrod/nekaj negativnih elektrod": zagotavljanje najbolj kritične osnovne materialne rešitve za to najbolj obetavno pot tehnologije visoke-energijske gostote, s čimer postanejo baterije z energijsko gostoto 500 Wh/kg in več realnost znotraj obstoječih sistemov in zmogljivosti opreme.

2. Spodbujanje preboja pri delovanju natrijevih ionskih baterij: zagotavljanje nove platforme za načrtovanje natrijevih negativnih elektrod, ki naj bi rešila težave z nizkoogljično zmogljivostjo materiala in veliko prostorninsko ekspanzijo zlitin v natrijevih negativnih elektrodah, dodatno izboljšala energijsko gostoto in življenjsko dobo natrijevih baterij ter močno povečala njihovo konkurenčnost proti litijevim baterijam.

3. Preoblikovanje proizvodnih procesov baterij: lahko zahteva razvoj novih polnil elektrod z brozgo, tehnologij valjčnega stiskanja in celo povzroči popolnoma nov proizvodni proces "integracije elektrod zbiralnika toka".

Vpliv na industrijo folije

1. Nadgradnja iz "blaga" v "tehnološki izdelek": Zbiralniki tekočine niso več le standardizirane kovinske pločevine, ampak so postali visoko-tehnološki pregradni izdelki s kompleksno mikrostrukturo in prilagojenimi funkcijami. Težišče vrednosti industrije se bo premaknilo z enostavnih stroškov obdelave na tehnološke premije.

2. Sprožitev novega kroga tehnološke konkurence: velikani tradicionalne folije, kot sta Nord in Jiayuan, se bodo soočili z ogromnimi izzivi in ​​bodo morali vlagati v raziskave in razvoj, da bodo sledili podobnim tehnologijam poroznih tokovnih zbiralnikov, sicer se bodo soočili s tveganjem motenj na trgu.

3. Obnova industrijske verige: proizvajalci predhodne opreme morajo razviti opremo, ki je sposobna proizvajati tako ultra-tanko penasto kovino z visoko poroznostjo; Tovarne baterij na nižji stopnji morajo ponovno oceniti svojo dobavno verigo in se vnaprej tesno povezati z dobavitelji folije z osnovnimi inovacijskimi zmogljivostmi.

Za več podrobnosti obiščite povezavo do našega izdelka: https://www.lyhsmetal.com/copper/copper-foil/microporous-copper-foil.html

Tridimenzionalni tokovni zbiralniki so pomembna usmeritev za razvoj industrije baterij in tri{0}}tehnologija tridimenzionalnih tokovnih zbiralnikov je tehnično jamstvo za komercializacijo silicijevih ogljikovih, litijevih polprevodniških-prevodniških in naprednih litij-ionskih baterij.

Šest glavnih smeri uporabe tri{0}}dimenzionalnih tokovnih zbiralnikov je: brez negativne elektrode/samogeneracija, trdno/pol{1}}trdno stanje, superkondenzator/suh kondenzator, silicijeva ogljikova negativna elektroda, suho prevodno močno ogrodje, toplotna prevodnost/toplotna kapaciteta/adsorpcija/filtracija.

Visoka vezava/nizka impedanca/velika povečava/nizka temperaturna odpornost

Vgradnja in prodiranje aktivnih materialov za preprečevanje odklopa, podaljšanje življenjske dobe baterije, stabilizacijo kroženja, povečanje kontaktne površine elektrolita z elektrolitom, zmanjšanje odpornosti na prenos naboja, povezovanje navzgor in navzdol, podvojitev prevodne površine za nošenje in zmanjšanje impedance

Zmanjšanje gostote toka in vodenje zatiranja dendritov

Zaviralec gorenja, sprememba faze, varnost upora PTC, keramika, proti -koroziji, afiniteta do natrija (kot je cink, srebro), afiniteta do litija (kot je kositer), pospeševanje ionov in drugi varnostni primerji, delno razpršijo in zmanjšajo gostoto toka na mestu vboda igle, usmerjajo bočno rast v luknji kristalne veje in preprečujejo navpično prebadanje diafragma

Natrijeva/litijeva baterija: brez negativne elektrode/samogenerirana

Optimiziranje poroznih ogljikovih sistemov, VGCF, COFS. Stopničasta zasnova spodnjega premaza iz ogljikovih nanocevk z brki je postala ključni folijski material za "tehnologijo brez negativnih elektrod/samogeneracije" natrijevih in litijevih baterij, kar močno izboljša energijsko gostoto in pomaga pri razvoju tehnologije brez negativnih elektrod.

Ionsko več{0}}kanalno hitro polnjenje in praznjenje

Znatno izboljšati začetno učinkovitost, povečati površinsko zmogljivost, oblikovati tri{0}}dimenzionalno medsebojno povezano mrežo mikropor, infiltrirati in se izogniti lokalnim suhim območjem, pospešiti migracijo ionov (znatno povečati kanale za infiltracijo elektrolitov) in se prilagoditi hitremu polnjenju in praznjenju

Trden/suh folijski material

Neposredno oblikovanje polarnih plošč (kot je vlečenje in pršenje) močno zmanjša težave pri nastajanju fibroznega filma PVDF/PTFE, z zgornjimi in spodnjimi povezavami znotraj in zunaj, visoko trdnostjo, nizko odpornostjo in ni potrebe po sekundarnem prenosu na folijski material

Razširitveni prevodni dvojni skelet

Zagotovite močne ekspanzijske skelete silicijevega ogljika, fosforjevega ogljika in visoko silicija, raziščite nove tehnološke poti za neposredno nanašanje silicija in ogljikove prevleke, ublažite težave z razpokami pri ekspanziji in podprite debelejše zasnove elektrod (visoka obremenitev) z odličnimi zmogljivostmi za transport ionov

Pore ​​so fine in enotne, s povprečno velikostjo por 40/50 um. Izdelek naslednje generacije ima povprečno velikost por 21 um in je množično-proizveden; Majhna razlika v natezni trdnosti; Ni potrebe po sekundarni pasivaciji, ta tehnologija ima nizek notranji upor, brez oksidacijskih madežev in brez kemičnih/toplotnih težav

Ostanki in sledi pasivizirajočih sredstev; Tako kot originalni folijski material se lahko uporablja v neposrednem stiku.

Penasta mikroporozna folija ni preprosta izboljšava procesa, temveč inovacija spodnje plasti materialnega sistema. Natančno zadene žrelo razvoja tehnologije baterij naslednje-generacije in zagotavlja domiselno rešitev za dolgo-težave z negativnimi elektrodami v industriji.

Čeprav mora trg zanesljivost, doslednost in dolgoročne-ciklične podatke njegove obsežne-aplikacije še preizkusiti, je njegov pojav nedvomno vrgel "globoko bombo" za industrijo baterij in folij. Pove nam, da tehnološki preboj pogosto izhaja iz ponovnega premisleka o najbolj temeljnih načelih logike. Ko se zbiralnik toka premika iz dvo-dimenzionalnega v tri-dimenzionalni, posebna tehnologija lepila in sintranja bakra, razvita hkrati, odpirata tudi novo in obsežno »zvezdano nebo« v prihodnosti baterij.