Materiál a štruktúra keramického okraja
Počas procesu potiahnutia lítiových kladných elektród kladie keramická hrana približne 3-5 mm široká potiahnutá na okraji oblasti materiálu. Keramická hrana je zvyčajne vyrobená z materiálov, ako je hliník (al₂o₃) a Boehmite (alooh). Tieto keramické materiály majú nízku tepelnú vodivosť, vysokú tepelnú odolnosť a vynikajúcu chemickú stabilitu, ktorá vytvára ochrannú bariéru v batérii.
Proces tvorby keramickej hrany
Keramická hrana sa zvyčajne vytvára procesom poťahovania. Počas náteru kladného listu elektród, špecifické povlakové zariadenie rovnomerne aplikuje keramickú suspenziu na okraj listu. Keramická kaša sa vo všeobecnosti pozostáva z keramického prášku, spojiva a rozpúšťadla, ktoré po miešaní a disperzii tvoria stabilný systém kalu. Presná kontrola hrúbky povlaku a rovnomernosti je nevyhnutná počas procesu povlaku, aby sa zabezpečilo efektívne fungovanie keramického okraja.
Výhody lítiovej kladnej elektródy potiahnutej keramickou hranicou
Zvýšená stabilita kladného listu elektród
Keramická hrana môže zvýšiť štrukturálnu stabilitu pozitívneho materiálu elektród, čím účinne zníži riziko odlupovania okrajov a poškodenie pozitívneho listu elektród. Počas cyklov nabíjania batérie a výbojov sa kladný materiál elektród podlieha expanzii a kontrakcii objemu, čo môže viesť k prepusteniu aktívneho materiálu z okraja listu. Vysoká pevnosť a dobrá priľnavosť keramického okraja môžu zaistiť pozitívny elektródový materiál, čím zabránia odlievaniu a tým zlepšiť životnosť cyklu batérie.
Keramická hrana navyše vykazuje vysokú tepelnú stabilitu a odolnosť proti korózii, čím účinne bráni degradácii a rozpusteniu pozitívneho materiálu elektródy začínajúceho od okraja. Vo vysokoteplotných prostrediach si keramická hrana zachováva svoju štrukturálnu a výkonnú stabilitu a inhibuje nežiaduce reakcie medzi pozitívnym materiálom elektród a elektrolytom, čím sa rozširuje životnosť batérie.
Znížené riziko skratov vyvolaných Burr
Počas výroby lítiových batérií môže rezanie hliníkovej fólie ľahko vyrábať otrepy a spájkovacie guľôčky. Tieto buriny a spájkové guľôčky môžu prepichnúť odlučovač, čo vedie k skratu medzi pozitívnymi a negatívnymi elektródami. Potiahnutie s keramickou hranicou môže znížiť generovanie burok a spájkovacích guľôčok počas rezania hliníkovej fólie, pretože vysoká tvrdosť keramických materiálov ich spôsobuje, že počas procesu rezania sú menej náchylní k výrobe Burrs.
Okrem toho, počas vkladania bunky do puzdra môže ohýbanie kariet ľahko viesť k kontaktu s okrajom elektródového plechu, čo potenciálne spôsobí skrat. S keramickou hranou môže pôsobiť ako vyrovnávacia pamäť, čím sa znižuje riziko kontaktu medzi TAP a okrajom listu elektród, čím sa zníži pravdepodobnosť skratov.
Izolačný účinok
Keramická hrana je potiahnutá na boku tabru. Počas zostavy batérie, ak separátor nie je dobre zabalený alebo zarovnanie kladných a záporných listov elektród je zlé, môže viesť k kontaktu medzi zápornou kartou a kladným hárkom elektród alebo medzi kladnou kartou a záporným listom elektród. Keramická hrana môže poskytnúť izoláciu, ktorá zabráni skratom medzi pozitívnymi a negatívnymi elektródami.
Medzi štyrmi režimami vnútorných skratov v batériách je najnebezpečnejší skrat elektródy negatívnej elektródy hliníkovej fólie. Dôvodom je skutočnosť, že odpor s krátkym obvodom nie je príliš vysoký ani príliš nízky, a keď je odpor s krátkym obvodom blízko vnútornému odporu batérie, generovanie tepla v skratovom bode je najvyššia. Okrem toho je teplota rozkladu filmu rozhrania tuhých elektrolytov (SEI) na zápornej elektróde relatívne nízka a slúži ako východiskový bod tepelnej útekovej reťazovej reakcie v batérii. Potiahnutie s keramickou hranicou môže do istej miery pomôcť vyhnúť sa tomuto problému, čím sa zlepší bezpečnosť batérie.
Prevencia tepelného úteku
Lítium-iónové batérie sú náchylné k tepelnému úteku, čo vedie k požiarom alebo výbuchom batérií, keď sú preplnené, preplnené alebo vystavené mechanickému poškodeniu. Potiahnutie pozitívnej elektródy s keramickou hranou môže účinne zabrániť tepelnému úteku. Keramické materiály s nízkou tepelnou vodivosťou môžu vytvárať tepelnú bariéru v batérii, ktorá bráni difúzii tepla do okolia. Keramické materiály sú navyše neohmľavé pri vysokých teplotách, čo účinne inhibujú šírenie plameňov v batérii.
Inhibícia rozpustenia pozitívneho elektródového materiálu
Počas cyklov náboja a vybíjania je pozitívny elektródový materiál náchylný k rozpusteniu, čo vedie k strate degradácie aktívneho materiálu a výkonu batérie. Potiahnutie pozitívnej elektródy keramickým okrajom môže tvoriť ochrannú vrstvu na povrchu kladného listu elektród, inhibuje rozpustenie pozitívneho materiálu elektród a predĺženie životnosti cyklu batérie.
Redukcia reakcií na bočné rozhranie
Vedľajšie reakcie rozhrania medzi pozitívnym materiálom elektród a elektrolytom sú hlavnou príčinou degradácie výkonu batérie. Potiahnutie pozitívnej elektródy keramickým okrajom môže tvoriť stabilnú vrstvu rozhrania na povrchu kladného listu elektród, čím sa zníži výskyt reakcií na bočné rozhranie a zlepšuje stabilitu cyklu batérie.
Vyhliadky na aplikáciu na lítiovej kladnej elektróde potiahnuté keramickou hranicou
Sektor elektrických vozidiel
Elektrické vozidlá vyžadujú z batérií vysokú bezpečnosť a hustotu energie. Pozitívny elektródový náter s technológiou keramickej hrany môže zvýšiť bezpečnosť batérie a životnosť cyklu, pričom spĺňajú požiadavky aplikácií elektrických vozidiel. V súčasnosti niektorí poprední výrobcovia batérií začali používať túto technológiu v batériách elektrických vozidiel na zlepšenie ich výkonu. S nepretržitým rozširovaním trhu s elektrickými vozidlami sa očakáva, že kladná technológia keramických hrán nájdete v sektore elektrických vozidiel širšiu aplikáciu v sektore elektrických vozidiel.
Prenosný sektor elektronických zariadení
Prenosné elektronické zariadenia (ako sú smartfóny, notebooky atď.) Vyžadujú zo svojich batérií vysokú objemovú hustotu energie a bezpečnosť. Pozitívne elektródové povlaky s technológiou keramického okraja môže zlepšiť hustotu energie a bezpečnosť batérie bez zvýšenia objemu batérie, čo vyhovuje potrebám prenosných elektronických zariadení. Vďaka nepretržitej modernizácii prenosných elektronických zariadení a zvyšujúcimi sa požiadavkami na výkon batérie sa očakáva, že v tomto sektore bude hrať významná úloha pozitívna elektródová povlaky s technológiou keramickej hrany.
Sektor systémov na ukladanie energie
Systémy na skladovanie energie vyžadujú z batérií vysokú životnosť a bezpečnosť cyklu. Pozitívny elektródový náter s technológiou keramických okrajov môže účinne predĺžiť životnosť cyklu batérie, čím sa zlepší ekonomická efektívnosť a spoľahlivosť systémov na uchovávanie energie. Na pozadí rozsiahlej integrácie obnoviteľnej energie a výstavby inteligentných sietí sa zvyšuje dopyt po systémoch na skladovanie energie a očakáva sa, že v tomto sektore sa v tomto sektore dostane rozšírená aplikácia v tomto odvetví pozitívny náter elektród s technológiou keramickej hrany.
Vývojové trendy lítiovej batérie pozitívne elektródy potiahnuté technológiou keramických okrajov
Vývoj nových keramických materiálov
V súčasnosti pozitívny elektródový povlak s keramickou hranicou používa hlavne tradičné keramické materiály, ako je napríklad alumina a zirkónia. V budúcnosti sa vývoj nových keramických materiálov s vyšším výkonom (ako je nitrid kremíka, karbid kremíka atď.) Stane dôležitým smerom výskumu. Nové keramické materiály majú vyššiu pevnosť, lepšiu tepelnú stabilitu a chemickú stabilitu, čo ďalej zvyšuje výkon batérie.
Optimalizácia procesu poťahovania
Existujúci proces poťahovania trpí problémami, ako sú nerovnomerné povlaky a zlá adhézia. V budúcnosti optimalizáciou procesu poťahovania (ako je prijatie nových technológií, ako je elektrostatické postreky a laserové spekanie), je možné vylepšiť uniformitu a priľnavosť keramickej vrstvy, čím sa ďalej zvyšuje výkon batérie.
Dizajn multifunkčných keramických vrstiev
Budúce keramické vrstvy môžu poskytovať nielen ochranu a izoláciu, ale majú aj iné funkcie (napríklad vodivosť, katalýzu atď.). Navrhovaním multifunkčných keramických vrstiev je možné ďalej vylepšiť výkon a bezpečnosť batérie, aby vyhovovali potrebám rôznych scenárov aplikácií.
Realizácia rozsiahlej výroby
V súčasnosti je pozitívny elektródový povlak s technológiou keramických okrajov stále v laboratórnej a malej fáze skúšobnej výroby. V budúcnosti bude kľúčom k propagácii jej komerčnej aplikácie v budúcnosti, keď sa vyvíja efektívne a nízkonákladové výrobné procesy, realizácia rozsiahlej výroby pozitívneho elektródového povlaku s technológiou keramickej hrany.
Záver
Pozitívny elektródový náter s technológiou keramických okrajov, ako proces výroby batérií, ponúka významné výhody pri zlepšovaní bezpečnosti batérie, životnosti cyklu a hustoty energie. Zvýšením stability pozitívneho plechu elektród, znížení rizika skratov vyvolaných Burr, zabezpečením izolácie, prevencii tepelného úteku, inhibíciou pozitívneho rozpustenia materiálu elektród a znížení reakcií na bočné rozhrania, pozitívna potiahnutie elektród s technológiou keramického okraja môže účinne zlepšiť výkon batérie litium. Vďaka rýchlemu rozvoju elektrických vozidiel, prenosných elektronických zariadení a systémov na ukladanie energie bude v budúcich technológiách batérií dôležitú úlohu významná úloha keramická technológia keramických hrán. Vývojom nových keramických materiálov, optimalizácie procesu poťahovania, navrhovaním multifunkčných keramických vrstiev a realizáciou rozsiahlej výroby sa očakáva, že pozitívny pokles elektród s technológiou keramickej hrany dosiahne väčšie prielomy v poli batérií, čo vedie k kontinuálnemu pokroku v oblasti lítium-iónovej batérie.