Батарея күзәнәге нәрсә ул?
Күзәнәк структурасы
Бер күзәнәк, "күзәнәк" дип тә атала, батарея системасының иң кечкенә берәмлеге. Ул, нигездә, 7-1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, катод (Катод Электрод), анод (Анод Электрод), Электролит (Электролит), Сепаратор (Сепаратор) һәм Корпус (Эш).
Литий {{0} ion ион күзәнәгенең электрод таблицасы составлы материал буларак төркемләнергә мөмкин, нигездә дүрт өлештән тора:
1) литий ионнарын үзара бәйләүче яки деинтеркальләштерүче актив материал кисәкчәләре; катод кисәкчәләре литий чыганагын тәэмин итә, анод кисәкчәләре литий ионнарын кабул итә.
2) үткәргеч фаза (углерод гел фазасы) үткәргеч агент һәм ток коллекторы катнашмасы белән формалашкан, бәйләүче функциягә хезмәт итә; каплау электроннарны агымдагы коллектор һәм үткәргеч агент аша үткәрә.
3) Электролит белән тутырылган күзәнәкләр, алар электрод таблицасында литий {{1} ion ион ташу өчен канал булып хезмәт итәләр.
4) Хәзерге коллектор.
Электрохимик процесс вакытында электрод каплау түбәндәге 4 процессны үз эченә ала:
1) Электрон транспорт.
2) Ион транспорт.
3) Электролит / электрод кисәкчәләре интерфейсында заряд алмашу, ягъни электрохимик реакция.
4) Каты фазада литий ионнары диффузиясе. Электрод таблицасының микроструктурасында кисәкчәләрнең зурлыгы һәм бүленеше литий {{2} ion ион диффузия юлына һәм электрохимик реакциянең билгеле өслек мәйданына тәэсир итә. күзәнәк күләме һәм бүленеше электролитның транспорт процессына тәэсир итә; күзәнәк актив материал күләменә һәм электрохимик реакциянең конкрет өслегенә тәэсир итә. Бу барлык микроструктур характеристикалар ахыр чиктә батарея эшенә тәэсир итә.
Катод структурасы
Күзәнәк катоды, нигездә, LiCoO₂, үткәргеч агент, бәйләүче (PVDF) һәм агымдагы коллектор кебек катод материалларыннан тора.алюминий фольга), рәсем 7-2 күрсәткәнчә.
Литий {{0} ion ион батарейкалары өчен катод ток коллекторы гадәттә алюминий фольга һәм анод ток коллекторыбакыр фольга. Батарейка эчендәге агымдагы коллекторның тотрыклылыгын тәэмин итү өчен, икесенең дә чисталыгы 98% тан югары булырга тиеш. Литий {{3} ion ион батарейкаларының катод өчен алюминий фольга һәм анод өчен бакыр фольга куллану сәбәпләре түбәндәге 3 пункт:
1) Бакыр һәм алюминий яхшы электр үткәрүчәнлегенә, йомшак текстурасына һәм түбән бәягә ия. Литий {{2} ion ион аккумуляторының эш принцибы - химик энергияне электр энергиясенә әверелдерүче электрохимик җайланма. Бу процесста химик энергияне электр энергиясенә күчерү өчен кирәк, бу үткәргеч материал таләп итә. Гомуми материаллар арасында металллар иң яхшы электр үткәрүчәнлегенә ия, һәм металллар арасында бакыр һәм алюминий искиткеч үткәрүчәнлекне дә, бакыр фольга һәм алюминий фольга формасында чагыштырмача түбән бәяне дә тәкъдим итә. Литий {{6} ion ион батарейкаларында, нигездә, ике эшкәртү ысулы бар: әйләндерү һәм төрү. Саклау белән чагыштырганда, әйләндерү электрод таблицаларын батареяны әзерләү өчен кулланыла, электрод таблицалары ватылмасын яки әйләнү вакытында өзелмәсен өчен. Металл материаллар арасында бакыр һәм алюминий фольга йомшак, чагыштырмача каты бакыр / алюминий фольга кыйммәт, бакыр һәм алюминий фольга чагыштырмача арзан, бакыр һәм алюминий ресурслары бөтен дөньяда мул.
2) Бакыр һәм алюминий фольга һавада чагыштырмача тотрыклы. Алюминий һавада кислород белән химик реакциядә җиңел реакция ясый, алюминийның реакциясенә комачаулый. Бакыр / алюминийның бу оксид пленкасы шулай ук электролиттагы алюминийга билгеле бер саклагыч эффект бирә. Бакыр үзе һавада чагыштырмача тотрыклы һәм коры һавада химик реакцияләр кичерми.
3) Литий {{1} ion ион батарейкаларының катод һәм анод потенциалы алюминий фольга катод өчен һәм бакыр фольга анод өчен кулланыла, һәм алар кире кайтарылмый. Катод потенциалы зур, һәм бакыр фольга югары потенциалда җиңел оксидлаштырыла, ә алюминийның югары оксидлашу потенциалы һәм өслек катламында тыгыз оксид пленкасы бар, бу эчке алюминийны яхшы саклый.
Металл алюминийның кристалл тактасында, бакыр һәм алюминий Лига охшаган зурлыкларга ия һәм LiAl кебек Li белән интерметаль кушылмаларны җиңел ясый ала. Li һәм Al LiAl химик формуласы белән эретмәне формалаштыра алмыйлар, шулай ук Li₉Al₄, Li₃Al₂, Li₅Al һәм Li₂Al эретмә катламнарын барлыкка китерергә мөмкин. Бу эретелгән катламнар күп күләмдә Ли ашыйлар һәм Al-ның структурасына һәм морфологиясенә зыян китерәләр, шуңа күрә аны литий {{2} ion ион аккумуляторы анод ток коллекторы итеп кулланып булмый. Cu battery- батарея корылмасы вакытында бик аз таркала һәм структур һәм электрохимик тотрыклылыкны саклый, аны литий {{4} ion ион аккумуляторы өчен анод ток коллекторы итеп яраклаштыра. 3,5В бакыр фольга өчен поляризация токы сизелерлек арта башлый һәм сызыклы күтәрелә, көчәйтелгән оксидлашу белән, Cu шулай ук батареяда эри башлый; алюминий фольга өчен поляризациянең бөтен потенциаль диапазоны өчен, поляризация токы кечкенә һәм тотрыклы, ачык коррозия күренешләре күзәтелмәгән, электрохимик тотрыклылыкны саклый. Катодның потенциаль диапазонында литий {{8} ion ион батарейкаларының эретү күләме бик кечкенә булганлыктан һәм электрохимик тотрыклылыкны саклап калу сәбәпле, ул литий {{9} ion ион батарейкалары өчен катод ток коллекторы кебек яраклы.
Бакыр / алюминий өслегендәге оксид катламы ярымүткәргечләргә карый һәм электрон үткәрә; оксид катламы бик калын булса, импеданс зур; алюминий өслегендәге алюминий оксиды катламы изолятор булып, электр үткәрә алмый, ләкин бик нечкә булганга, электрон үткәрү тоннель эффекты ярдәмендә ирешелә; оксид катламы калын булса, бакыр / алюминий фольга үткәрүчәнлеге начар яки хәтта изоляцион. Гадәттә, бакыр / алюминий фольга бер яктан майны, икенче яктан калын оксид катламнарын чыгару өчен кулланганчы, оксид катламыннан чистартылырга тиеш. Катод потенциалы зур, һәм алюминий оксиды катламы бик тыгыз, бу агымдагы коллекторның оксидлашуыннан саклый ала. Бакыр / никельнең оксид катламнары чагыштырмача иркен, хәзерге коллекторга җиңел комачаулый һәм батареяның яхшырак эшләвен тәэмин итә. Шул ук вакытта, литий {{5} ion ион батарейкаларының анод потенциалы түбән, һәм бакыр / никель оксидлашу реакцияләрен кичерәчәк, бакыр / никель өслегендә оксидлашу / бакыр / де {{6} лития реакцияләре була, ә алюминий LiAl эре потенциалда катнаша.
Хәзерге коллекционер саф композиция таләп итә. Alдагы пычраклык өслек пленкасын азрак тыгызрак итәчәк һәм коррозиягә китерәчәк, һәм тагын да катлаулырак, өслек пленкасының юкка чыгуы LiAl эретмәсе барлыкка китерә.
Хәзерге коллекционер саф композиция таләп итә. Alдагы пычраклыклар өслек пленкасының тыгызрак булуына китерәчәк, коррозиягә китерә, һәм тагын да начаррагы, өске пленканың юкка чыгуы LiAl эретмәсе барлыкка китерә.
Литий {{0} ion ион аккумуляторы өчен, катод алюминий фольгасы 16μмнан 14μмга, аннары 12μмга кадәр киметелде, һәм хәзер 10μm алюминий фольга массакүләм җитештерүдә, кайберләре хәтта 8μm куллана; анод бакыр фольга өчен, аның яхшырак сыгылмасы аркасында, аның калынлыгы алдагы 12μмнан 10μмга, аннары 8μмга кадәр кимеде, һәм хәзерге вакытта батарейкаларның зур өлеше 6μm кулланып җитештерелә, кайбер җитештерүчеләр 5μm / 4μm үстерәләр, алар шулай ук кулланырга мөмкин. Литий {{14} ion ион аккумуляторы кулланылган бакыр фольга өчен югары чисталык таләпләренә ия булганлыктан, материал тыгызлыгы бер үк дәрәҗәдә. Developmentсеш вакытында калынлык кимегән саен, арал тыгызлыгы шулай кими, һәм батареяның авырлыгы литий {{16} ion ион аккумуляторына булган ихтыяҗны канәгатьләндерә.
Агымдагы коллекционерлар өчен, литий {{0} ion ион батарейкаларына тәэсир иткән калынлыгына һәм авырлыгына өстәп, хәзерге коллекторның өслек үзлекләре дә батарея җитештерүгә һәм эшкә зур йогынты ясый. Бигрәк тә анод ток коллекторы өчен, әзерлек технологиясендә җитешсезлекләр аркасында, базардагы бакыр фольга, нигездә, бер {{2} id кырлы, икеләтә {{3} ided кырлы, икеләтә {{4} ided кырлы сортлы. Бу асимметрик ике {{6} ided яклы структура ике якта да анод капламының асимметрик контактка каршы торуына китерәчәк, шуның белән ике яктан да анод сыйдырышлы бердәм чыгарылуга комачаулый; шул ук вакытта, ике якның да асимметриясе шулай ук анод каплауның туры килмәгән ябышу көченә китерәчәк, нәтиҗәдә каты тигезсез корылма - ике якта да анод каплауның цикл циклы, бу үз чиратында батарейканың сыйдырышлыгын тизләтә.
Бер күзәнәкнең катод формуласы - күзәнәкнең төп технологиясе. Түбәндә мисал:
1) LiCoO₂ (10μm): 96,0%.
2) үткәргеч агент (углерод ECP): 2,0%.
3) бәйләүче (PVDF 761): 2,0%.
4) Ябыштыргыч промоутер (НМП): Каты матдәләрнең авырлык коэффициенты якынча 810: 1496.
Катод формалаштыру чаралары:
1) 6000cP (1cP=1 mPa · s) (25 градус температура) катодлы ябышлыкны контрольдә тоту.
2) НМП авырлыгы ябышлык таләбен канәгатьләндерү өчен тиешенчә көйләнергә тиеш.
3) Температураның һәм дымның ябышлыкка тәэсиренә аеруча игътибар итегез.
Катод материалы литий кобальт оксиды: Катод актив материал, литий ион чыганагы, батарея өчен литий чыганагын тәэмин итә. - булмаган поляр матдә, тәртипсез форма, кисәкчәләрнең зурлыгы D50 гадәттә 6-8μм, дым күләме 0,2% тан ким яки тигез, гадәттә эшкәртү, pH 10-11.
Катод материалы литий марганец оксиды: - поляр матдә, тәртипсез форма, D50 кисәкчәләренең зурлыгы 5-7μм, дым күләме 0,2% тан ким яки тигез, гадәттә зәгыйфь эшкәртүле, pH 8 тирәсе.
Uctткәргеч агент: чылбыр - матдә, дым кебек<1%, particle size generally 1~5um.Superconductive carbon black with excellent conductivity is usually used, such as KetjenblackCarbon ECP and ECP600JD. lts function is to improve the conductivity of the cathode material,compensate for the electronic conductivity of the cathode active material; increase the electrolyteabsorption of the cathode sheet, expand the reaction interface, and reduce polarization.
Бәйләүче (PVDF): - поляр матдә, чылбыр {{1} like кебек, молекуляр авырлык 300000-3000000 арасында; молекуляр авырлык су сеңгәннән соң кими, начаррак ябышуга китерә. lt литий кобальт оксиды, үткәргеч агент, һәм алюминий фольга яки алюминий меш тогетельАдезион промоутеры (NMP) бәйләү өчен кулланыла: PVDF эретү / шешү һәм бер үк вакытта эретү өчен кулланылган зәгыйфь поляр сыеклык.
Хәзерге коллектор (катод салынмасы): алюминий фольга яки алюминий полосадан ясалган.
Анод структурасы
Күзәнәк анод структурасы графит материалдан, үткәргеч агент, калындыргыч (CMC), бәйләүче (SBR) һәм агымдагы коллектордан (бакыр фольга) 7-3 нче рәсемнәрдә күрсәтелгән.
Бер күзәнәкнең анод формуласы шулай ук күзәнәкнең төп төп технологияләренең берсе, гадәттә түбәндәгечә:
1) Анод материалы (графит): 94,5%.
2) үткәргеч агент (углерод ECP): 1,0% (Кетженблак).
3) бәйләүче (стирол - бутадиен каучук латекс, СБР): 2,25%.
4) Тикенер (карбоксиметил целлюлоза, CMC): 2,25%.
5) Су: Каты матдәләрнең авырлыгы 1600: 1417.5.
Анод формалаштыру чаралары:
1) 5000-6000cP (25 градус температурада) анодлы ябышлыкны контрольдә тоту.
2) Суның авырлыгы ябышлык таләбен канәгатьләндерү өчен тиешенчә көйләнергә тиеш.
3) Температураның һәм дымның ябышлыкка тәэсиренә аеруча игътибар итегез.
Графит: Анод актив материал, анод реакциясен тәшкил итүче төп матдә, нигездә ике зур категориягә бүленә: табигый графит һәм ясалма графит. - поляр булмаган матдә, - поляр матдәләр белән җиңел пычранган, - поляр булмаган матдәләрдә җиңел таралган. су сеңдерү җиңел түгел, суда таралу да җиңел түгел. Пычратылган графит, суда таралганнан соң, {{5} ag агломератка омтыла. D50 кисәкчәләренең гомуми күләме 20μм тирәсе. Кисәкчәләр формалары төрле һәм күбесенчә тәртипсез, нигездә сферик, вак, җепле һ.б.
Conductткәргеч агентның функцияләре:
1) Анод таблицасының үткәрүчәнлеген яхшырту һәм анод актив материалның электрон үткәрүчәнлеген компенсацияләү.
2) реакция тирәнлеген һәм куллану тизлеген арттыру.
3) Дендритлар барлыкка килүен булдырмагыз.
4) Реакция интерфейсын арттыру һәм поляризацияне киметү өчен үткәргеч материалларның {{1} the сыеклык сыйфатын кулланыгыз (графит кисәкчәләренең зурлыгы буенча кушылырга яки булмаска мөмкин).
Кушымчалар: Кире кайтарылмаган реакцияләрне киметү, бәйләү көчен арттыру һәм эре ябышлыкны арттыру, һәм чокырның чокырын булдырмау.
Калын / анти - урнаштыручы агент (CMC): югары молекуляр кушылма, суда һәм поляр эреткечләрдә җиңел эри.
Изопропанол: зәгыйфь поляр матдә; өстәгәннән соң, ул бәйләүче эремәнең полярлыгын киметә, графит һәм бәйләүче эремә арасындагы ярашуны яхшырта ала; көчле яла ягу эффекты бар; cross {0} cross бәйләүче челтәрнең бәйләнешен җиңел катализацияли һәм бәйләү көчен яхшырта.
Этанол: Зәгыйфь поляр матдә; өстәгәннән соң, ул бәйләүче эремәнең полярлыгын киметә, графит һәм бәйләүче эремә арасындагы ярашуны яхшырта ала; көчле яла ягу эффекты бар; line {0} line бәйләүче бәйләнешне җиңел катализацияли һәм бәйләү көчен яхшырта (изопропанол һәм этанол функцияләре бер үк; масса - җитештергәндә, чыгым факторлары кайсысын өстәргә икәнен исәпкә алырга мөмкин).
Су - нигезләнгән бәйләүче (СБР): графит, үткәргеч агент, өстәмәләр, бакыр фольга яки бакыр плитәләр бергә; сызыклы чылбыр эмульсия молекуласы, суда һәм поляр эреткечләрдә бик эри.
Деонизацияләнгән су (яки дистилляцияләнгән су): Дилуент, тиешле күләмдә кушылса, эремчекнең сыеклыгын үзгәртә ала.
Анод салынмасы: бакыр фольга яки бакыр полосадан ясалган.
