Ультратонка пінопластова фольга створює майбутнє натрієвих/літієвих батарей без негативного електрода

Після сотень інтелектуальних і спрямованих досліджень і розробок методом проб і помилок ми успішно почали виробляти ультра-пінопластову мікропористу мідну фольгу (10-20 мкм, пористість 90%) і ультра-тонку пінопластову мікропористу алюмінієву фольгу (15-30 мкм, пористість 85%) для доставки зразків. Цей продукт із його руйнівними структурними характеристиками одразу отримав замовлення на закупівлю та тестування від провідних виробників акумуляторів після його запуску, що вказує на те, що він може відігравати ключову роль у наступному поколінні технологій акумуляторів, особливо в передовій галузі «натрієвих/літієвих батарей із меншою кількістю негативних електродів/самогенерованих негативних електродів».

Традиційні струмоприймачі (алюмінієва фольга з позитивним електродом, мідна фольга з негативним електродом) — це щільна металева фольга, основною функцією якої є збір і проведення електронів. Пінопластову мікропористу фольгу можна розуміти як колектор типу "-тривимірна пориста провідна основа".

Його основні переваги полягають у:

1. Надвисока пористість (85% -90%): означає, що переважна більшість його об'єму порожня, що забезпечує величезний простір і ємність для заповнення активними речовинами.

2. Ультратонкий і міцний: зберігаючи надзвичайно малу товщину, його тривимірна структура в поєднанні з високим подовженням при розриві електропровідним мікропокриттям клейової системи може перевершити механічну міцність і гнучкість традиційних фольгованих матеріалів.

3. Величезна питома площа поверхні: у поєднанні з упорядкованою та зірчастою піною три-вимірна мережева структура робить її площу набагато більшою, ніж дво-вимірна плоска фольга, зменшуючи контактний імпеданс і щільність струму.

4. Відповідний розмір пор і діапазон відстаней: ці характеристики вирішують основні проблеми поточного шляху технології акумуляторів «кілька негативних електродів/самогенерованих негативних електродів» за низькою ціною, прагнучи до над-високої щільності енергії. Він може забезпечити ємність, швидкісну продуктивність і життєвий цикл батареї без потреби в існуючій натрієвій батареї з твердим вуглецем і графіті літієвої батареї.

Технологія «менш негативного електрода» спрямована на суттєве скорочення використання матеріалів негативного електрода перед літіюванням/попереднім натріюванням; «Самогенеруючий негативний електрод» є більш радикальним, зазвичай збирається без негативного електрода або лише з дуже тонким спеціальним затравальним шаром. Іони металу виходять з позитивного електрода під час першого заряду, а шар негативного електрода «самогенерується» на струмоприймачі негативного електрода. Спінена фольга забезпечує ідеальну анодну «основу» для цих двох технологій.

1. Іонно-натрієва батарея: геніальне застосування спіненої алюмінієвої фольги

Традиційно алюміній і натрій вступають у реакції легування при низьких потенціалах, тому мідну фольгу зазвичай використовують як струмоприймач для натрієвих негативних електродів. Хоча спеціальний затравковий шар і шар провідного вуглецевого покриття можуть частково вирішити цю проблему, поява спіненої алюмінієвої фольги відкрила нову ідею для конструкції натрієвого негативного електрода.

1.1 Як хост «самогенерованого негативного електрода»: над-саму ультратонку спінену алюмінієву фольгу можна використовувати як негативний колектор. Його величезний тривимірний простір і питома поверхня можуть ефективно вмістити металевий натрій, що виділяється під час першого процесу розряду заряду. Ця структура може ефективно розсіювати щільність струму, пригнічувати ріст дендритів і підвищувати безпеку.

1.2 Ідеальне поєднання з пористими вуглецевими матеріалами: відмінний розмір пор і однорідність, а також ультра-висока пористість, придатна для мікрооцинкованих, луджених, нікельованих VGCF (вуглецевого волокна, вирощеного паровою парою), вуглецевих труб кристалічного сорту та інших серій пористого вуглецю, спінена алюмінієва фольга може стати потужною «активною основою».

Наприклад, оцинкована та луджена піноалюмінієва фольга: оцинкована — це чудовий матеріал для анода іонів натрію, який нанесено на каркас із піноалюмінію з мікропокриттям для формування високо-ефективного анода, який об’єднує провідність, спорідненість до натрію та спорідненість до літію, збільшення об’єму буфера, а також забезпечує місце зберігання натрію.

1.3 Композитна пінополіуретанова фольга з вуглецевої труби VGCF/кристалічного сорту: ці вуглецеві матеріали з високою питомою поверхнею та стабільною структурою заповнюються або вирощуються в три-вимірних каналах пінної фольги для створення чудової провідної мережі та каналу передачі іонів, що значно покращує ємність і стабільність циклу негативного електрода.

1.4 Унікальна спечена спінена мідь і мікропориста мідь утворюють наномезопори на внутрішній і зовнішній стінках, питома поверхня яких значно перевищує площу поверхні кремнієвого негативного електрода та металевого літію (важка стабільність) (велика проблема розширення). спінена мідь ідеально поєднує технологію спікання міді на основі унікальної мікропористої технології.

2. Літієва батарея: вільний від літію анод із спіненої мідної фольги "вміло комбінований"

У технології літієвої батареї без негативного електрода значення спіненої мідної фольги є більш помітним.

Ідеальна підкладка для нанесення металевого літію: в батареї з невід’ємним електродом металевий літій потрібно рівномірно нанести на мідну фольгу під час першого заряду. Традиційна гладка мідна фольга схильна до локального зростання літієвих дендритів і утворення «мертвого літію». Тривимірна пориста структура спіненої мікропористої мідної фольги може «заблокувати» металевий літій у отворі, реалізувати рівномірне зародження й осадження над-високої питомої поверхні та значно підвищити кулонівську ефективність і безпечність.

«Геніальне поєднання» вуглецевого волокна: як ви сказали, вуглецеве волокно (таке як вуглецева трубка кристалічного класу VGCF) можна поєднати зі спіненою міддю, щоб створити в його порах провідну мережу, що любить літій. Ця мережа може не лише керувати рівномірним осадженням літію, але й ефективно буферизувати зміни об’єму під час процесу заряджання та розряджання, що є одним із ключових технологічних шляхів для досягнення тривалого-терміну служби невід’ємних літієвих батарей.

Як зміцнювальний каркас «декількох негативних електродів»: навіть якщо використовувати невелику кількість кремнієвого або графітового негативного електрода, а його суспензію заповнювати спінену мідну фольгу, можна сформувати тонке покриття негативного електрода без тріщин, крихкості та відпадання. У той же час три-вимірна провідна мережа забезпечує чудову ефективність збільшення з товщиною лише 1/10, 2/100 від оригіналу, щоб досягти вищої щільності енергії, і має величезні економічні переваги.

Для отримання додаткової інформації, будь ласка, відвідайте посилання на наш продукт: https://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-aluminium-foil.html

Ця унікальна технологія дає змогу досягти стабільного та недорогого масового виробництва-вартості, а його економічна перевага походить із двох аспектів: по-перше, швидкість виробництва самого матеріалу та висока пористість, що економить матеріали та зменшує вагу; По-друге, це пов’язане зі зниженням комплексних витрат на виробництво та продуктивність акумуляторів (майже без потреби в негативному кінцевому обладнанні, місці та інвестиціях у процес), що переверне всю індустрію негативних електродів акумуляторів.

Вплив на акумуляторну промисловість

1. Прискорення комерціалізації технології «без негативних електродів/кілька негативних електродів»: забезпечення найважливішого базового матеріального рішення для цього найбільш багатообіцяючого маршруту технології високої-енергетичної щільності, що робить реальністю батареї з щільністю енергії 500 Вт·год/кг і вище в рамках існуючих систем і можливостей обладнання.

2. Сприяння проривам у продуктивності іонно-натрієвих акумуляторів: створення нової платформи для розробки натрієвих негативних електродів, яка, як очікується, вирішить проблеми низької ємності вуглецевого матеріалу та великого об’ємного розширення сплавних матеріалів у натрієвих негативних електродах, подальше покращення щільності енергії та терміну служби натрієвих акумуляторів і значного підвищення їх конкурентоспроможності порівняно з літієвими акумуляторами.

3. Переформатування процесів виробництва акумуляторів: може знадобитися розробка нових технологій наповнення суспензією електродів, пресування роликів і навіть створити абсолютно новий процес виробництва «інтеграції струмоприймачних електродів».

Вплив на виробництво фольги

1. Оновлення від «товару» до «технологічного продукту»: колектори для рідин більше не є просто стандартизованими металевими листами, а стали високо-технічними бар’єрними продуктами зі складною мікроструктурою та індивідуальними функціями. Фокус галузевої цінності переміститься від простих зборів за обробку до премій за технології.

2. Запуск нового раунду технологічної конкуренції: традиційні гіганти фольги, такі як Nord і Jiayuan, зіткнуться з величезними проблемами та повинні інвестувати в дослідження та розробки, щоб продовжити подібні технології пористих колекторів струму, інакше вони зіткнуться з ризиком підриву ринку.

3. Реконструкція промислового ланцюга: виробникам обладнання для первинного виробництва необхідно розробити обладнання, здатне виробляти такий ультра-пінометал з високою пористістю; Заводам, які займаються виробництвом акумуляторних батарей, потрібно переоцінити свій ланцюжок поставок і заздалегідь тісно зв’язатися з постачальниками фольги, які мають основні інноваційні можливості.

Для отримання додаткової інформації, будь ласка, відвідайте посилання на наш продукт: https://www.lyhsmetal.com/copper/copper-foil/microporous-copper-foil.html

Тривимірні струмоприймачі є важливим напрямком розвитку акумуляторної індустрії, а-технологія тривимірного струмоприймача є технічною гарантією комерціалізації кремнієвих вуглецевих, літієвих твердотільних-і вдосконалених літій-іонних батарей.

Шість основних напрямків застосування три{0}}вимірних струмоприймачів: відсутність негативного електроду/самогенерування, твердий/напів-твердий стан, суперконденсатор/сухий конденсатор, кремнієвий вуглецевий негативний електрод, сухий провідний міцний скелет, теплопровідність/теплоємність/адсорбція/фільтрація.

Висока зв'язка/низький імпеданс/велике збільшення/низька температурна стійкість

Вбудовані та проникаючі активні матеріали для запобігання від’єднанню, подовження терміну служби батареї, стабілізації циклу, збільшення площі контакту електроду з електролітом, зменшення опору передачі заряду, з’єднання вгору та вниз, подвоєння провідної площі носіння та зменшення імпедансу

Зменшення щільності струму та керівне придушення дендритів

Захист від полум’я, зміна фази, безпека резистора PTC, кераміка, анти{0}}корозія, спорідненість до натрію (наприклад, цинк, срібло), спорідненість до літію (наприклад, олово), прискорення іонів та інші безпечні праймери, частково розсіюють і зменшують щільність струму в точці проколу голки, скеровують латеральне зростання в отворі розгалуження кристала та уникають вертикального проколу діафрагма

Натрієва/літієва батарея: без негативного електроду/самогенерована

Оптимізація пористих вуглецевих систем, VGCF, COFS. Ступінчаста конструкція нижнього покриття нижньої частини вуглецевих нанотрубок стала ключовим матеріалом фольги для «технології без негативного електрода/самогенерації» натрієвих і літієвих батарей, що значно покращує щільність енергії та допомагає в розробці технології без негативного електроду.

Іонна багато{0}}канальна швидка зарядка та розрядка

Значно підвищити початкову ефективність, збільшити ємність поверхні, утворити три{0}}вимірну взаємопов’язану мережу мікропор, проникнути та уникнути локальних сухих ділянок, прискорити міграцію іонів (значно збільшити канали інфільтрації електроліту) та адаптуватись до швидкого заряджання та розряджання

Твердий/сухий фольгований матеріал

Безпосереднє формування полярних пластин (наприклад, витягування та напилення) значно зменшує труднощі формування фіброзної плівки PVDF/PTFE, з верхнім і нижнім з’єднаннями всередині та зовні, високою міцністю, низьким опором і відсутністю необхідності вторинного перенесення на матеріал фольги.

Провідний подвійний скелет буферного розширення

Забезпечте міцні скелети розширення з вуглецю кремнію, вуглецю фосфору та високого вмісту кремнію, досліджуйте нові технологічні шляхи для прямого осадження кремнію та вуглецевого покриття, полегшуйте проблеми розтріскування розширення та підтримуйте конструкції товстіших електродів (висока навантажувальна здатність) із чудовими можливостями транспортування іонів

Пори дрібні та рівномірні, із середнім розміром 40/50 мкм. Продукт наступного покоління має середній розмір пор 21 мкм і масово-виробляється; Невелика варіація міцності на розрив; Немає потреби у вторинній пасивації, ця технологія має низький внутрішній опір, відсутність плям окислення та відсутність хімічних/термічних проблем

Сліди залишків і пасивуючих речовин; Як і оригінальний фольгований матеріал, його можна використовувати в прямому контакті.

Спінена мікропориста фольга — це не просте вдосконалення процесу, а інновація нижнього шару матеріальної системи. Це точно вражає горло розробки технології акумуляторів наступного-покоління, забезпечуючи оригінальне вирішення-давньої проблеми негативних електродів у галузі.

Хоча надійність, узгодженість і довгострокові-циклічні дані його широкомасштабного-застосування все ще потребують перевірки на ринку, його поява, безсумнівно, кинула «глибоку бомбу» для акумуляторної та фольгової промисловості. Це говорить нам про те, що технологічні прориви часто відбуваються завдяки переосмисленню найбільш фундаментальних принципів логіки. Оскільки струмоприймач переходить із дво-три-вимірного у тривимірний, спеціальні технології адгезиву та спікання міді, розроблені одночасно, також відкривають нове й величезне «зоряне небо» в майбутньому акумуляторів.