Өнімділік пен кірістілікті арттыру: литий-иондық аккумулятор электродтарын өндірудегі тәжді емдеудің маңызды рөлі
Электрлендіруге деген жаһандық серпіліс литий-ионды (Li-) батареялардың өнімділігіне, қауіпсіздігіне және -үнемділігіне бұрын-соңды болмаған талаптар қойды. Әрбір жоғары{4}}өнімді батареяның негізінде оның электроды-жатады, онда белсенді материалдар жұқа металл фольгалармен қапталған. Бұл жабу процесінің сапасы өте маңызды және ең маңызды, бірақ жиі ескерілмейтін қадамдардың бірі - тәжді өңдеу арқылы бетті дәл өзгерту.
Электродтар өндірісіндегі адгезия мәселесі
Li{0}}иондық аккумулятор электродтары ток жинағышқа (әдетте катод үшін алюминий және анод үшін мыс) белсенді материалдың (мысалы, NMC, LFP, Graphite Graphite), өткізгіш қоспалардың және полимер байланыстырғыштың-қоспасын қолдану арқылы жасалады. Содан кейін бұл дымқыл жабын еріткішті буландыру үшін пеште кептіріледі.
Негізгі қиындық металл фольгалардың беткі қасиеттерінде жатыр. Бұл фольгалар табиғи түрде гидрофобты және төмен беттік энергияға ие, бұл оларды сулы немесе еріткіш негізіндегі суспензиямен-біріктіруге жарамсыз етеді. Нашар адгезия мыналарға әкелуі мүмкін:
Электродтың деламинациясы:Белсенді материал қабаты күнтізбелік (басу) немесе ұяшықты орау кезінде фольгадан бөлінеді.
Электр кедергісінің жоғарылауы:Белсенді материал мен ток коллекторы арасындағы сәйкес келмейтін байланыс электрондар ағынына кедергі жасайды.
Сыйымдылықтың төмендеуі және қуат жоғалуы:Деламинацияланған бөлшектер электрохимиялық белсенді емес болып, сыйымдылықты азайтады және ішкі кедергіні арттырады.
Апатты сәтсіздік:Қопсытылған бөлшектер ішкі қысқа тұйықталуларды тудыруы мүмкін, бұл термиялық қашуға әкеледі.
Бұл мәселелерді шешу үшін өндірушілер суспензияның тамаша сулануын және берік, біркелкі жабысуын қамтамасыз ету үшін фольганың беткі энергиясын арттыруы керек.
Коронамен емдеу дегеніміз не?
Коронамен өңдеу – материалдың бетін оның көлемді қасиеттерін өзгертпестен физикалық және химиялық түрлендіру үшін жоғары{0}}вольтты электр разрядын пайдаланатын атмосфералық плазма технологиясы.
Стандартты тәжді емдеу жүйесі мыналардан тұрады:
1. Электрод/HV генераторы:Жоғары-жиілікті, жоғары-кернеу потенциалын жасайды.
2. Жерге тұйықталған ролик:Диэлектрлік материалмен қапталған (мысалы, керамика, силикон резеңке).
3. Ауа алшақтығы:Субстрат торы өтетін электрод пен ролик арасындағы тар кеңістік.
Электр разряды саңылаудағы ауа молекулаларын иондайтындықтан, ол иондардың, электрондардың және жоғары реактивті оттегі түрлерінің (мысалы, озон) коктейлі бар тығыз, төмен{0}}температуралы плазманы жасайды.
Коронамен емдеу аккумулятор фольгасының беттерін қалай өзгертеді
Металл фольга осы плазмалық өріс арқылы өткенде екі негізгі механизм пайда болады:
1. Беттік белсендіру және энергияны арттыру:
Плазма фольга бетін бомбалайды, молекулалық байланыстарды бұзады және жаңа, жоғары реактивті жерлерді жасайды. Бұл процесс фольганың беттік энергиясын айтарлықтай арттырады, оны гидрофобтыдан гидрофильдіге айналдырады. Жоғары беттік энергия суспензияның біркелкі таралуына және тығыз байланыс жасауға мүмкіндік береді, бұл күшті адгезияның алғышарты.
2. Микро-кедір-бұдырлау және тазалау:
Энергиялық иондар бетті микроскопиялық деңгейде физикалық түрде тегістеп, үлкенірек тиімді бет аймағын жасайды. Бұл микро{1}}кедір-бұдырлау суспензиядағы байланыстырғыш үшін көбірек "бекіту нүктелерін" қамтамасыз етіп, механикалық блоктауды күрт жақсартады. Бір мезгілде процесс әлсіз шекаралық қабаттар ретінде әрекет ете алатын майлар, оксидтер және өңдеу құралдары сияқты көрінбейтін ластаушы заттарды жояды.
Нәтиже - жабын үшін тамаша праймерленген таза, жоғары энергия және микроскопиялық кедір-бұдыр бет.
Ли-иондық батеронды батареялар үшін коронамен емдеудің артықшылықтары
Корона тазартқышты электродтарды өндіру желісіне біріктіру айтарлықтай артықшылықтар береді:
Жоғары адгезия күші:Төменгі ағынды өңдеу кезінде және аккумулятордың бүкіл жұмыс істеу мерзімінде деламинацияны болдырмайды, механикалық тұтастығын жақсартады.
Жақсартылған жабынның біркелкілігі:Ылғалдандырмай немесе саңылаулар жасамай-қоспаның біркелкі жағылуын қамтамасыз етеді, бұл электрод бойынша тұрақты электрохимиялық өнімділікке әкеледі.
Жақсартылған жылдамдық мүмкіндігі және цикл мерзімі:Әрбір бөлшек пен ток коллекторы арасындағы оңтайлы электрлік байланысты қамтамасыз ету арқылы тәжді өңдеу жылдам зарядтау және ұзақ циклдің қызмет ету мерзімі үшін өте маңызды болып табылатын фазааралық кедергіні азайтады.
Өндіріс шығымының артуы:Қаптама ақауларына байланысты сынықтарды азайту тікелей өндіріс шығындарын төмендетеді.
Сулы байланыстырғыштармен үйлесімділік:Өнеркәсіп экологиялық таза сулы өңдеуге ауысқан сайын, еріткіштерге негізделген дәстүрлі жүйелермен салыстырылатын адгезия деңгейіне жету үшін тәжді өңдеу одан да маңыздырақ болады.
Құрғақ, лездік процесс:Химиялық праймерлерден немесе жалынмен өңдеуден айырмашылығы, бұл кептіру уақытын қажет етпейтін таза, құрғақ процесс, сондықтан оны жоғары{0}}жылдамдық, орамнан--шығатын өндіріс желілері үшін өте қолайлы етеді.
Келесі буын батареялары үшін дәлдік-
Кремний-анодтар немесе қатты күйдегі батареялар сияқты алдыңғы қатарлы батарея технологиялары үшін беттік инженерияның рөлі одан да маңыздырақ болады. Кремний бөлшектері цикл кезінде үлкен көлемдік кеңеюге ұшырап, ток коллекторымен байланысқа үлкен күш түсіреді. Күшті, тәжмен өңделген интерфейс-жүздеген заряд разрядтары- арқылы электрлік байланыс пен құрылымның тұтастығын сақтау үшін өте маңызды.
Қорытынды
Батарея өндірісінің жоғары бәсекеге қабілетті ландшафтында өнімділік пен кірістіліктегі шекті табыстар маңызды коммерциялық маңызды коммерциялық артықшылықтарға айналады. Коронамен емдеу - бұл жай ғана қосымша қадам емес, сенімді, жоғары{1}}энергиялық-тығыздығы литий-иондық батареяларды шығаруға арналған негізді мүмкіндік беретін технология. Беттің дәл, басқарылатын және тиімді модификациясын қамтамасыз ете отырып, ол батареяның -электродтардың- құрылыс блоктары максималды өнімділік, қауіпсіздік және ұзақ қызмет ету үшін жасалып, мобильділік пен энергияны сақтаудың болашағына қуат береді.