Төп идея туры - сез үткәргеч үткәрү өчен батарея материалларына нечкә углерод катламы куясыз. Углерод капламасыз LFP 10 ^ -9 S / см тирәсендә үткәрүчәнлеккә ия, ул нигездә изолятор. 2-3 вт% углерод каплагыз һәм сез 10 ^ -3 S / см аласыз, функциональ батарея ясар өчен.
Без CVD системаларын да, дымлы химик каплау линияләрен дә эшлибез. CVD яхшырак бердәмлек бирә, ләкин кыйммәтрәк. Күпчелек кушымталар өчен дым каплау яхшы эшли, җиһазлар гадирәк.
Cгары - вариант турында тулырак мәгълүмат алу өчен безнең CVD каплау мөмкинлекләрен карагыз.
Ни өчен углерод белән пальто материаллары?
Күпчелек фосфат - нигезендәге катодлар аңа мохтаҗ. Электрон үткәрүчәнлек капламыйча куркыныч. Тимер фосфат, марганец фосфат - шул ук хикәя. Әгәр дә сез югары C {{5} rates ставкаларын этәрәсез икән, хәтта кайбер оксид катодлары каплаудан файда күрәләр.
Катлау шулай ук катод һәм электролит арасында саклаучы катлам ролен башкара. Бу як реакцияләр тизләшкән югары температурада мөһимрәк. Без цикл тормышының каплаудан гына 40-50% яхшыруын күрдек, аеруча күзәнәкләр 45 градустан артканда.
Кремний анодлары - башка хайван. Велосипед вакытында күләмнең киңәюе (300-400%) күпчелек капламаларны ярыр. Сезгә сыгылмалы углерод структуралары кирәк, яисә берничә циклдан соң каплау уңышсыз. Без бу проблема өстендә өч ел эшләдек, узган 200 циклны үз эченә алган формула алганчы.
CVD каплау процессы
Безнең CVD көйләү 650 - 750 градусында ацетилен яки метан газын куллана. Агым ставкалары партия зурлыгына бәйле - гадәттә 100 кг партия өчен 50-200 скм. Газ кисәкчәләр өстендә таркала һәм углерод катламын барлыкка китерә.
Калынлыкны контрольдә тоту - вакыт һәм температура . 30 минут 700 градус субстратка карап 5-8 нм. Сезгә калынрак каплау кирәк булса, сез аны озаграк эшлисез, ләкин аеруча югары өслек материаллары белән чокырны блоклаудан сакланыгыз.
CVD углеродының график эчтәлеге дымлы химик ысуллардан югарырак, бу яхшырак үткәрүчәнлекне аңлата. Ацетилен метанга караганда график углеродны күбрәк бирә, ләкин куркынычсыз эшкәртү авыррак һәм авырту.
Безнең CVD линиясендә партия күләме 10 кг дан 200 кгга кадәр. Зур партияләр мөмкин, ләкин температураның бердәмлеге проблемага әйләнә. Без моны авыр юл белән өйрәндек - бер тапкыр 500 кг партия эшләдек, үзәктән материал белән каплау читтән аерылып торды.
Дымлы химик алым
Порошокны глюкоза эремәсе белән кушыгыз, киптерегез, аннары азот атмосферасында пиролиз. Шикәр кисәкчәләрне карбонлаштыра һәм каплый. Гади концепция, ләкин аны бертөрле алу ниндидер сынау һәм хата таләп итә.
глюкоза эремәсе pH мөһим. LFP кебек төп материаллар өчен без pH 4 - 5 тирәсендә саклыйбыз, шуңа күрә глюкоза яхшырак ябыша. Киптерү адымы бик мөһим - бик тиз кипсәгез, чүпләнәсез. Без хәзер спрей киптерүне кулланабыз, бу иске әйләндергеч киптергечкә караганда күпкә яхшырак эшли.
Пиролиз температурасы глюкоза өчен гадәттә 500-650 градус. Higherгары температуралар күбрәк график углерод бирә, ләкин сез углерод уңышын яндыра башлыйсыз. Лим кислотасы - тагын бер вариант, глюкозага охшаш нәтиҗәләр бирә. Кайбер клиентлар сакрозаны өстен күрәләр, ләкин намус белән без бик күп эш аермасын күрмәдек.
Дым каплаудан углерод күбесенчә кыска - диапазонлы график доменнар белән аморф. Condткәрүчәнлек лаеклы, CVD кебек түгел, ләкин күпчелек батарейкалар өчен яхшы. Кыйммәт капланган материал өчен CVD-тан якынча 40% түбән.
Без эшләгән кушымталар
LFP катодлары, мөгаен, безнең каплау күләменең 70% тәшкил итә. Стандарт спек - 2,5 вт% углерод, калынлыгы 8-10 нм. Кайбер клиентлар югары ставкалы кушымталар өчен 3% тели.
Без шулай ук LTO анодларын каплыйбыз, азрак булса да. Гадәттә 1-1,5 вт% углерод җитә, чөнки LTO үткәрүчәнлеге LFP кебек начар түгел. Катлам тиз корылма кушымталары өчен мөһим булган югары ставкалы корылма ярдәмендә ярдәм итә.
NCM811 һәм башка никель - бай катодлар үткәрүчәнлек түгел, ә өслек тотрыклылыгы өчен капланган. Катлам калынлыгы нечкә, бәлки 3 - 5 нм, катод белән электролит арасында туры элемтәне киметү өчен җитәрлек. Бу югары көчәнештә никельгә бай материаллар өчен уңышсызлык режимы булган металл эретүне киметә.
Кремний композит анодлары авыр. Тавышны киңәйтү проблемасы аркасында стандарт каплау эшләми. Полимер {{2} ived алынган углерод кулланып, ниндидер эластиклык белән углерод каплау формуласын эшләдек. Бу күпкә кыйммәтрәк, ләкин без цикллы тормыш алу өчен бердәнбер ысул. Аннан соң, сез зур сыйдырышлык беткәнче, бәлки, 500-800 циклны карыйсыз.
Бер автомобиль компаниясе аларның эксперименталь марганец - бай катод материалын каплавыбызны теләде. Бу проект эшләмәде - материал каплау процессында химик яктан тотрыксыз иде һәм без фазаның үзгәрүен күрдек. Кайвакыт каплау чишелеш түгел.
Producитештерү партияләреннән реаль саннар
Узган айда без Көньяк Кореядагы клиент өчен 3 тонна LFP капладык. Максат 2,8 вт% углерод иде. Партия нәтиҗәләре 2,65% тан 2,95% га кадәр, бу безнең ± 0,3% толерантлык эчендә. Басылган гелецларда үткәрүчәнлек уртача 8,2 х 10 ^ -3 С / см.
Чагыштыру өчен, шул ук материал белән капланмаган 2,1 х 10 ^ -9 С / см. Бу үткәрүчәнлекне якынча 4 миллион тапкыр яхшырту, басылган пелет үткәрүчәнлеген кисәкчәләр үткәрүчәнлеге белән чагыштыру камил методика түгел.
Монета күзәнәкләрендә цикл тормышын сынау (C / 3 корылма, C / 3 агызу, 2,5-3,8В диапазоны) 1000 циклдан соң 25 градус сыйдырышлыкны саклап калу күрсәтте. Клиентның максаты 90% иде, шуңа күрә ул үтте.
| Материал төре | Углерод эчтәлеге | Безнең типик диапазон | Искәрмәләр |
|---|---|---|---|
| LFP катод | 2-3 вт% | 2.3-2.9% | Иң еш кулланыла торган кушымта |
| ЛТО анод | 1-2 вт% | 1.2-1.7% | LFP белән чагыштырганда азрак критик |
| NCM / NCA | 0,5-1,5 вт% | 0.8-1.3% | Нигездә өслекне саклау өчен |
| Кремний композиты | 5-10 вт% | 6-9% | Эластик каплау кирәк |
Күрсәтелгән диапазоннар - без теоретик максатларга түгел, производствога ирешкәннәр.
Без күргән каплау сыйфаты проблемалары
Тулы булмаган каплау - иң еш очрый торган проблема, аеруча дым каплау белән. Сез велосипедта җирле ток концентрациясен барлыкка китерүче кисәкчәләр өслегендә ялан таплар белән тәмамланасыз. Бу 200-300 циклдан соң сыйдырышлыкның кимүен күрсәтә.
Бик калын каплау литий диффузиясен блоклый. Бездә бер партия бар иде, анда температура белән идарә итү проблемасы аркасында каплау 10 нм урынына 25 нм булган. Ставка мөмкинлеге сизелерлек начаррак - күзәнәкләр 1C агызуны зур көчәнеш төшмичә эшли алмады.
Саклау вакытында углерод оксидлашуы - тагын бер проблема. Ябык порошок коры шартларда сакланырга тиеш. Алты ай дымлы складта материал саклаган клиентыбыз бар иде, углерод күләме 2,5% тан 1,9% ка кадәр төште. Углерод әкрен генә дымлы һавада оксидлаша.
Equipmentиһазлар һәм потенциал
Безнең төп CVD миче 200 кг партия белән эш итә ала. Клиентлар яңа материалларда каплауны сынап карарга теләгәндә, бездә 5-10 кг партияләр өчен кечерәк R&D миче бар. Тикшеренү-тикшеренү партияләре өчен әйләнеш гадәттә 1-2 атна. Производство партияләре материаль квитанциядән җибәрүгә кадәр 3-4 атна дәвам итә.
Дым каплау линиясе югары үткәрүчәнлеккә ия, партиягә 500 кг кадәр. Чикләүче фактор гадәттә пиролиз мичен түгел, ә спрей киптергеч сыйдырышлыгы.
Киләсе елда без яңа CVD системасы белән сыйдырышлыкны киңәйтәбез, Q {{0} online онлайн булырга тиеш.
Workсеш эше
Әгәр сездә каплаудан файда китерә алырлык материал бар, ләкин сез ышанмасагыз, без үсеш сынауларын үткәрә алабыз. Минималь күләм гадәттә 200 грамм. Без 2-3 төрле каплау шартларын сынап карыйбыз һәм капланган үрнәкләр һәм тәңкә күзәнәкләреннән электрохимик мәгълүматлар бирәчәкбез.
Costсеш бәясе сынау күләменә бәйле. Монета күзәнәкләрен сынау белән каплауның төп бәясе 3500 $ тирәсе. Сезгә тулы күзәнәк төзү яки озын - сроклы велосипед кебек киңрәк сынау кирәк булса, без моны аерым китерә алабыз.
Developmentсеш эше белән без бер проблема - лаборатория нәтиҗәләре гел җитештерү масштабына тәрҗемә ителми. Без 50 грамм шкалада материалны капладык, бу бик яхшы күренде, ләкин 50 кг га кадәр булганда каплау бердәмлеге куркыныч иде. Кисәкчәләрнең зурлыгын бүлү һәм өслек мәйданы каплау тәртибенә тәэсир итә, кайвакыт кечкенә нәрсә зур эшләми.
Кыйммәт факторлары
CVD капламы партиянең зурлыгына һәм каплау спецификациясенә карап материаль бәягә якынча 2-4 $ өсти. Дымлы химик каплау - кг өчен 1,50-2,50 $.
Productionитештерү өчен минималь заказ гадәттә 50 кг. Түбәндә урнаштыру бәясе аны нәтиҗәсез итә. 50 килограммнан азрак үсеш өчен без көйләү өчен түләү алабыз.
Әгәр дә сез бездән прекурсор материалын (капланмаган порошок) сатып аласыз һәм аны каплыйсыз икән, без гадәттә үзегезнең материалны җибәргәнгә караганда яхшырак бәя ала алабыз. Логистика гадирәк һәм без материаль тәэмин итүчеләр белән төзелгән.
Ябык материал җибәрү бераз сакчыллык таләп итә, чөнки порошок капланмаган материалга караганда пирофорик. Без БМО - расланган пакетларны кулланабыз һәм җир транспорты аша гына җибәрәбез. Carbonава йөкләре янгын куркынычы аркасында күпчелек carbon {3} ated капланган материалларга рөхсәт ителми.
Тест һәм спецификацияләр
Стандарт тестны без һәр партия белән тәэмин итәбез:
Яну анализы буенча углерод эчтәлеге (± 0,1 вт%)
Тыгызлыгы
Кисәкчәләр күләмен бүлү (D10, D50, D90)
Дым эчтәлеге
SEM рәсемнәре (сорау буенча бирелгән)
Өстәмә тест бар:
Басылган гранатларда үткәрүчәнлекне үлчәү
BET өслеге мәйданы
Кристалл структурасы өчен XRD
Калынлыкны тикшерү өчен TEM кросс - бүлекләре
Пычраклыкны анализлау өчен ICP - MS
Монета күзәнәкләрен сынау (велосипедта эшләү, ставка мөмкинлеге, импеданс)
Күпчелек клиентлар төп сынау плюс үткәрүчәнлек үлчәвен телиләр. Тулы характеристика әйләнү вакыты һәм өстәмә чыгымнар өчен бер атна чамасы вакыт өсти.
Без нәрсә эшләмибез
Без электрод таблицаларын капламыйбыз. Безнең җиһаз порошок каплау өчен эшләнгән. Сезгә инде {{2} ated ясалган электродларда каплау кирәк булса, бу бөтенләй башка процесс.
Без шулай ук җитди куркынычсызлык проблемалары булган материаллар белән эш итмибез. Литий металл порошоклары, югары һава - сизгер материаллар юк. Стандарт батарея материаллары яхшы, ләкин сезнең материал үзеннән-үзе һавада янса, без аның белән эшли алмыйбыз.
Ultra - югары чисталык каплау (ярымүткәргеч класс) безнең игътибарыбыз түгел. Без батарея материаллары өчен төзелгән, бу яхшы чисталык, ләкин бүлмә дәрәҗәсе чиста түгел. Сезгә {{3} p ppm пычрануны контрольдә тоту кирәк булса, сезгә бүтән корылма кирәк.
Клиент мисаллары
Мичигандагы батарея компаниясе безгә кремний - графит композит анод материалын җибәрде. Алар 150 циклдан соң сыйдырышлыкның кимүен күрделәр. Без аны сыгылмалы углерод формуласы белән капладык һәм алар цикл циклын 600 циклга кадәр алдылар. Материал бәясе 3,50 $ / кг артты, ләкин эшне яхшырту аны куллану өчен аклады.
Тагын бер проект Европа автомобиль клиенты өчен NCM811 каплау белән бәйле. Алар югары көчәнештә сыйдырышлыкның бетүеннән борчылдылар (4.3В өзелү). Стандарт NCM811 500 циклдан соң 15% сыйдырышлык югалтуын күрсәтте. 1 вт% углерод каплавы һәм өстән эшкәртү белән без 8% сыйдырышлыкны югалттык. Каплау бердәнбер фактор түгел - алар шулай ук электролитны - оптимальләштерделәр, ләкин бу ярдәм итте.
Тикшеренү төркеме белән яңа катод композициясен эшләдек (литий - бай NCM варианты). Материал яхшы сыйдырышлыкка ия иде, ләкин куркыныч тизлек мөмкинлеге. 2% углерод белән капланганнан соң, 1С температурасы куәте 140 мАч / гдан 168 мАч / гга кадәр яхшырды. Бу материал өчен үткәрүчәнлек чикләүче фактор иде.
Кайвакыт каплау проблеманы чишми. Аларның күзәнәкләрендә тиз сыйдырышлы клиент бар иде, һәм алар каплау аны төзәтер дип уйладылар. Тикшергәннән соң, аларның бетүен тиз зарядлау вакытында анодка литий каплау аркасында таптык. Катодны каплау моның белән булышмый. Алар урынына зарядка протоколын карарга тәкъдим иттек.
Техник ресурслар
Фән турында тулырак мәгълүмат теләсәгез, углерод каплау турында кайбер кәгазьләр бастырдык. Күпчелеге хезмәт хакы артында, ләкин безнең белән элемтәгә керсәгез, без PDF җибәрә алабыз.
Әгәр дә сез литий тимер фосфат материаллары белән эшлисез икән һәм әйберләрнең батарея химиясе ягын аңларга телисез икән, бу мәкалә [литий ион фосфат батареясы] нигезләрне бик яхшы яктырта. Батарейка химиясен аңлау ни өчен каплау LFP өчен шундый зур үзгәрешләр кертә икәнен аңлатырга ярдәм итә.
