Keraaminen reunamateriaali ja rakenne
Litium -akkupositiivisten elektrodien päällystysprosessin aikana keraaminen reuna on noin 3-5 mm leveä, materiaalialueen reunalla. Keraaminen reuna on tyypillisesti valmistettu materiaaleista, kuten alumiinioksidista (al₂o₃) ja boehmiitistä (AlooH). Näillä keraamisilla materiaaleilla on alhainen lämmönjohtavuus, korkea lämmönkestävyys ja erinomainen kemiallinen stabiilisuus, mikä muodostaa suojan suojaa.
Keraamisen reunan muodostumisprosessi
Keraaminen reuna muodostuu yleensä pinnoitusprosessin kautta. Positiivisen elektrodilevyn pinnoitteen aikana tietty pinnoituslaite leviää tasaisesti keraamisen lietteen arkin reunaan. Keraaminen lietteet koostuu yleensä keraamisesta jauheesta, sideaineesta ja liuottimesta, jotka sekoittamisen ja dispersion jälkeen muodostavat vakaan lietteen järjestelmän. Pinnoitteen paksuuden ja yhdenmukaisuuden tarkka hallinta on välttämätöntä pinnoitusprosessin aikana keraamisen reunan tehokkaan toiminnan varmistamiseksi.
Keraamisella reunalla päällystetyn litiumakkujen positiivisen elektrodin edut
Positiivisen elektrodilevyn parantunut stabiilisuus
Keraaminen reuna voi parantaa positiivisen elektrodimateriaalin rakenteellista stabiilisuutta vähentäen tehokkaasti reunankuormitusriskiä ja positiivisen elektrodilevyn vaurioita. Akun lataus- ja purkaussyklien aikana positiivinen elektrodimateriaali läpikäyvät tilavuuden laajennuksen ja supistumisen, mikä voi johtaa aktiivisen materiaalin leviämiseen arkin reunasta. Keraamisen reunan suuri lujuus ja hyvä tarttuvuus voivat kiinnittää positiivisen elektrodimateriaalin estäen sen irtoamisen ja siten parantamisen akun syklin käyttöikää.
Lisäksi keraamisella reunalla on korkea lämpöstabiilisuus ja korroosionkestävyys, joka estää tehokkaasti reunasta alkavan positiivisen elektrodimateriaalin hajoamisen ja liukenemisen. Korkean lämpötilan ympäristöissä keraaminen reuna ylläpitää rakenteellista ja suorituskyvyn stabiilisuuttaan estäen haittavaikutuksia positiivisen elektrodimateriaalin ja elektrolyytin välillä, pidentäen siten akun käyttöaika.
Vähentynyt BURR: n aiheuttamien oikosulkujen riski
Litiumparistojen valmistuksen aikana alumiinifolion leikkaaminen voi helposti tuottaa uria ja juotoshelmiä. Nämä urat ja juotoshelmet voivat puhkaista erottimen, mikä johtaa oikosulkuon positiivisten ja negatiivisten elektrodien välillä. Pinnoite keraamisella reunalla voi vähentää burrien ja juotoshelmien tuottamista alumiinifolion leikkaamisen aikana, koska keraamisten materiaalien korkea kovuus tekee niistä vähemmän alttiita kurkkujen tuottamiselle leikkausprosessin aikana.
Lisäksi solun asettamisen aikana koteloon, välilehtien taivutus voi helposti johtaa kosketukseen elektrodilevyn reunan kanssa, mikä mahdollisesti aiheuttaa oikosulun. Keraamisella reunalla se voi toimia puskurina, vähentäen välilehtien ja elektrodilevyn reunan välistä kosketusriskiä vähentäen siten lyhyiden piirien todennäköisyyttä.
Eristävä vaikutus
Keraaminen reuna on päällystetty välilehden puolella. Akkukokoonpanon aikana, jos erotin ei ole hyvin kääritty tai positiivisten ja negatiivisten elektrodilevyjen kohdistaminen on heikko, se voi johtaa kosketukseen negatiivisen välilehden ja positiivisen elektrodilevyn välillä tai positiivisen välilehden ja negatiivisen elektrodilevyn välillä. Keraaminen reuna voi tarjota eristyksen, estäen oikosulkut positiivisten ja negatiivisten elektrodien välillä.
Akkujen neljästä sisäisestä oikosulkutietistä alumiinifolionegatiivista elektrodin oikosulkua pidetään vaarallisimpana. Tämä johtuu siitä, että oikosulkuvastus ei ole liian korkea eikä liian matala, ja kun oikosulkuvastus on lähellä akun sisäistä vastusta, lämmönmuodostus oikosulussa on korkein. Lisäksi negatiivisen elektrodin kiinteän elektrolyyttirajapinnan (SEI) kalvojen hajoamislämpötila on suhteellisen alhainen, mikä toimii akun lämpökarkaisen ketjureaktion lähtökohtana. Pinnoitus keraamisella reunalla voi auttaa välttämään tätä ongelmaa jossain määrin parantaen akun turvallisuutta.
Lämpötilan estäminen
Litium-ioni-akut ovat alttiita lämmön karkaavalle, mikä johtaa akun tulipaloihin tai räjähdyksiin, kun ne ovat ylikuormitettuja, ylikuormitettuja tai altistettuja mekaanisia vaurioita. Positiivisen elektrodin päällyste keraamisella reunalla voi tehokkaasti estää lämpötilan. Keraamiset materiaalit, joilla on alhainen lämmönjohtavuus, voivat muodostaa pariston lämpöesteen, joka estää lämmön leviämistä ympäristöön. Lisäksi keraamiset materiaalit eivät ole palamattomia korkeissa lämpötiloissa, estäen tehokkaasti akun liekkien leviämistä.
Positiivisen elektrodimateriaalin liukenemisen estäminen
Lataus- ja purkaussyklien aikana positiivinen elektrodimateriaali on alttiita liukenemiselle, mikä johtaa aktiivisen materiaalin menettämiseen ja akun suorituskyvyn heikkenemiseen. Positiivisen elektrodin päällyste keraamisella reunalla voi muodostaa suojakerroksen positiivisen elektrodilevyn pinnalle estäen positiivisen elektrodimateriaalin liukenemisen ja akun syklin käyttöikän pidentämisen.
Rajapinnan sivureaktioiden vähentäminen
Rajapinnan sivureaktiot positiivisen elektrodimateriaalin ja elektrolyytin välillä ovat tärkein syy akun suorituskyvyn heikkenemiseen. Positiivisen elektrodin päällyste keraamisella reunalla voi muodostaa stabiilin rajapintakerroksen positiivisen elektrodilevyn pinnalle, vähentäen rajapinnan sivureaktioiden esiintymistä ja parantamalla akun syklin stabiilisuutta.
Keraamisella reunalla päällystetyllä litium -akkupositiivisella elektrodilla
Sähköajoneuvosektori
Sähköajoneuvot vaativat paristojensa korkeaa turvallisuus- ja energiatiheyttä. Positiivinen elektrodipinnoitus keraamisella reunatekniikalla voi parantaa akun turvallisuutta ja pyöräilyaikaa täyttäen sähköajoneuvojen sovellusten vaatimukset. Tällä hetkellä jotkut johtavat akkuvalmistajat ovat alkaneet soveltaa tätä tekniikkaa sähköautojen akkuihin niiden suorituskyvyn parantamiseksi. Sähköajoneuvojen markkinoiden jatkuvan laajentumisen myötä keraamisen reunan tekniikan positiivisen elektrodipinnoitteen odotetaan löytävän leveämpää sovellusta sähköajoneuvoalalla.
Kannettavat elektroniset laitteet
Kannettavat elektroniset laitteet (kuten älypuhelimet, kannettavat tietokoneet jne.) Vaativat suuren määrän energiatiheyttä ja turvallisuutta paristoistaan. Positiivinen elektrodipinnoite keraamisella reunatekniikalla voi parantaa akun energiatiheyttä ja turvallisuutta lisäämättä akun määrää vastaamaan kannettavien elektronisten laitteiden tarpeita. Kannettavien elektronisten laitteiden jatkuvan päivittämisen ja akun suorituskyvyn kasvavien vaatimusten kanssa keraamisen reunatekniikan positiivisen elektrodipinnoitteen odotetaan olevan merkittävä rooli tällä alalla.
Energian varastointijärjestelmien ala
Energian varastointijärjestelmät vaativat paristojensa korkean syklin käyttöikää ja turvallisuutta. Positiivinen elektrodipinnoitus keraamisella reunatekniikalla voi pidentää tehokkaasti akkuhyklin käyttöikää parantaen energian varastointijärjestelmien taloudellista tehokkuutta ja luotettavuutta. Uusiutuvan energian laajamittaisen integroinnin ja älykkäiden verkkojen rakentamisen taustalla energian varastointijärjestelmien markkinoiden kysyntä kasvaa, ja keraamisen reunan tekniikan positiivisen elektrodipinnoitteen odotetaan löytävän laajalle levinnyttä sovellusta tällä alalla.
Keraamisella reunatekniikalla päällystetyn litiumakkujen positiivisen elektrodin kehityssuuntaukset
Uusien keraamisten materiaalien kehittäminen
Tällä hetkellä positiivinen elektrodipinnoitus keraamisella reunalla käytetään pääasiassa perinteisiä keraamisia materiaaleja, kuten alumiinioksidia ja zirkoniumoksidia. Tulevaisuudessa uusien keraamisten materiaalien kehittämisestä, joilla on korkeampi suorituskyky (kuten piinitridi, piikarbidi jne.), Tulee tärkeä tutkimussuunta. Uusilla keraamisilla materiaaleilla on suurempi lujuus, parempi lämpöstabiilisuus ja kemiallinen stabiilisuus, mikä parantaa akun suorituskykyä edelleen.
Pinnoitusprosessin optimointi
Nykyinen pinnoitusprosessi kärsii esimerkiksi epätasaisesta pinnoitteesta ja huonosta tarttuvuudesta. Tulevaisuudessa optimoimalla pinnoitusprosessi (esimerkiksi ottamalla käyttöön uusia tekniikoita, kuten sähköstaattinen ruiskutus ja laser sintraus), keraamisen kerroksen tasaisuutta ja tarttuvuutta voidaan parantaa, mikä parantaa edelleen akun suorituskykyä.
Monitoimisten keraamisten kerroskerrosten suunnittelu
Tulevat keraamiset kerrokset eivät vain tarjoa suojaa ja eristystä, vaan niillä on myös muita toimintoja (kuten johtavuus, katalyysi jne.). Suunnittelemalla monitoimisia keraamisia kerroksia akun suorituskykyä ja turvallisuutta voidaan parantaa edelleen erilaisten sovellusskenaarioiden tarpeiden tyydyttämiseksi.
Laajamittaisen tuotannon toteuttaminen
Tällä hetkellä positiivinen elektrodipinnoitus keraamisella reunatekniikalla on edelleen laboratorio- ja pienimuotoisessa kokeilun tuotantovaiheessa. Jatkossa kehitettäessä tehokkaita ja edullisia tuotantoprosesseja, kun toteuttaminen positiivisen elektrodipinnoitteen laajamittainen tuotanto keraamisella reunatekniikalla on avain sen kaupallisen sovelluksen edistämiseen.
Johtopäätös
Positiivinen elektrodipinnoite, jolla on keraaminen reunateknologia, nousevana akkujen valmistusprosessina tarjoaa merkittäviä etuja akun turvallisuuden, syklin käyttöiän ja energiatiheyden parantamisessa. Parannalla positiivisen elektrodilevyn stabiilisuutta, vähentämällä BURR: n aiheuttamien oikosulkujen riskiä, joka tarjoaa eristyksen, estää lämpötilan, estäen positiivista elektrodimateriaalin liukenemista ja vähentämällä rajapinnan sivureaktioita, positiivinen elektrodipinnoitus keraamisella reuna-tekniikalla voi parantaa tehokkaasti litium-akun suorituskykyä. Sähköajoneuvojen, kannettavien elektronisten laitteiden ja energian varastointijärjestelmien nopean kehityksen myötä keraamisella reuna -tekniikalla olevalla positiivisella elektrodipinnoitteella on tärkeä rooli tulevaisuuden akkutekniikoissa. Kehittämällä uusia keraamisia materiaaleja, optimoimalla päällystysprosessia, suunnittelemalla monitoimisia keraamisia kerroksia ja toteuttamalla laajamittainen tuotanto, keraamisen reunan tekniikan positiivisen elektrodipinnoitteen odotetaan saavuttavan paremmat läpimurtot akkukentällä, mikä johtaa litium-ion-akkutekniikan jatkuvaa etenemistä.