Направления применения и исследований микропористой фольги в производстве литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы, (супер)конденсаторы, гибкая электроника и материалы для электромагнитной защиты — ключевые области применения микропористой медной фольги. Его развитие обусловлено новыми технологиями, такими как электромобили, аккумуляторы для телефонов со складным экраном и электромагнитное экранирование базовых станций 5G, занимающими значительную и быстро растущую долю в производственной цепочке.

В настоящее время распространенные процессы изготовления микропористой медной фольги в основном включают лазерное сверление, механическую штамповку, электрохимическое травление и травление в растворе. Как показано в таблице ниже, травление раствором дает явные преимущества при производстве микропористой медной фольги.

Подходы к увеличению удельной энергии литий-ионных-аккумуляторов по существу включают использование катодных и анодных материалов более высокой-емкости, более тонкой сепарационной бумаги, более тонкой медной и алюминиевой фольги и максимально возможное сведение к минимуму других вспомогательных добавок.

The undisputed focus of research and development lies in higher-weight-capacity cathode and anode materials (collectively accounting for over 50% of the total weight). Lithium iron phosphate has little potential left to tap, while ternary materials are progressing towards higher nickel content (NCM 111 -> 523 -> 622 -> 811 ->НКА?). Что касается анода, прогресс во многом зависит от созревания кремний-углеродных материалов. А как насчет их высокого коэффициента расширения? А как насчет недостаточного срока службы? Другой метод — использовать более тонкую сепараторную бумагу, но на сепараторы приходится только 4–5 % веса батареи, а слишком тонкие сепараторы увеличивают риск катодного-анодного короткого замыкания, что часто приводит к большим потерям, чем выигрышам.

В настоящее время толщина обычной медной фольги, используемой при производстве литий-ионных аккумуляторов, составляет 8–12 мкм (медная фольга 6–7 мкм уже используется в некоторых цифровых батареях 3C), а толщина алюминиевой фольги составляет 12–20 мкм. Являясь проводящими подложками катода и анода, они составляют 15–20 % веса литий-ионного аккумулятора. Как мы можем еще больше снизить весовую долю медной и алюминиевой фольги, чтобы повысить удельную энергию? Именно при таких обстоятельствах были созданы микропористая медная и алюминиевая фольга.

Существующие характеристики микропористой медно-алюминиевой фольги (поры, созданные в результате механической обработки, сохраняющие первоначальные физические свойства фольги, обеспечивающие отсутствие поломок во время нанесения покрытия, отсутствие заусенцев-и отсутствие-протечек)

Для получения более подробной информации о микропористой алюминиевой фольге, пожалуйста, посетите ссылку на нашу продукцию черезhttps://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-алюминиевая-foil.htmlдля более подробной информации

Какие преимущества дает микропористая фольга при использовании литий-ионных-батарей? (В качестве примера взята микропористая фольга с пористостью 17%).

• Непосредственно и эффективно увеличивает удельную энергию литий-ионного-ионного аккумулятора: для фольги той же спецификации микропористая фольга с пористостью 17 % снижает вес на 17 %; при той же поверхностной плотности увеличивается плотность уплотнения катода и анода (так как часть активного материала заполняет поры).

• Эффективно повышает ресурс литий-ионных-батарей: в батареях, в которых используется обычная фольга, миграция ионов лития-диффундирует к выступу в двух-мерном пространстве вдоль фольги. После перфорации путь диффузии ионов лития-превращается в трехмерное всенаправленное проникновение. Кроме того, увеличенная площадь контакта между активным материалом, поступающим в поры, и фольгой уменьшает радиус миграции ионов лития, повышая эффективность проводимости. (Личное мнение: узким местом, ограничивающим производительность литий-ионов, является не электронная проводимость, а эффективность переноса литий-ионов. Например, применение пористой сажи Ketjen в качестве проводящего агента в батареях типа - дает лучшие экспериментальные результаты, чем не-проводящие вещества.)

• Эффективно снижает внутреннее сопротивление литий-ионного-аккумулятора. Сравнительные испытания с использованием идентичных материалов фольги показывают, что одновременное использование перфорированной медной и алюминиевой фольги может снизить внутреннее сопротивление на 8–20 %.

Предполагается, что теоретической основой является комбинированный эффект увеличения площади контакта между проводящей фольгой и активными материалами в сочетании с уменьшением собственного внутреннего сопротивления фольги. Личное мнение: Если толщина покрытия катодного/анодного электрода меньше радиуса микропор фольги, внутреннее сопротивление может увеличиться; наоборот, оно уменьшается. Расстояние от ионов лития в самом внешнем слое покрытия до поверхности фольги связано с производительностью. В конструкции соты более высокая плотность площади потенциально может привести к снижению достижимой производительности.

• Значительно повышает эффективность инфильтрации электролита после впрыска и обеспечивает 100% однородность инфильтрации: в батареях с обычной фольгой электролит диффундирует и проникает от периферии к центру в продольном направлении. После перфорации инфильтрация становится трехмерным процессом проникновения-диффузии, полностью устраняя проблемы неполной инфильтрации в центре некоторых листов электродов. В отрасли непоследовательная инфильтрация считается одной из причин недостаточной согласованности между отдельными ячейками.

• Увеличивает поверхностную адгезию фольги: сквозь материал внутри пор покрытия с обеих сторон катодного/анодного электродного листа образуют блокирующую структуру типа «двутавр», что значительно снижает вероятность расслоения материала электрода.

• Повышает гибкость электродного листа при изгибе, что делает его более подходящим для применения в гибких батареях. (Некоторые компании уже массово-выпустили его для портативных литиевых батарей, продемонстрировав значительное улучшение производительности.)

• Повышает безопасность аккумулятора. Испытания, проведенные несколькими производителями аккумуляторов, подтвердили его роль в обеспечении безопасности, а также получили признание европейских клиентов.
• Непосредственно и эффективно увеличивает удельную энергию литий-ионного- аккумулятора: для фольги той же спецификации вес микропористой фольги уменьшается; при той же поверхностной плотности увеличивается плотность уплотнения катода и анода (поскольку часть материала заполняет поры).
• Эффективно повышает ресурс литий-ионных-батарей: в батареях, в которых используется обычная фольга, миграция ионов лития-диффундирует к выступу в двух-мерном пространстве вдоль фольги. После перфорации путь диффузии ионов лития-превращается в трехмерное всенаправленное проникновение, а увеличенная площадь контакта между материалом, попадающим в поры, и фольгой уменьшает радиус миграции ионов лития, повышая эффективность проводимости.
• Эффективно снижает внутреннее сопротивление литий-ионного- аккумулятора. Использование микропористой фольги позволяет эффективно снизить внутреннее сопротивление.
• Улучшает смачиваемость электролита: эффективность пропитки электролита после впрыска в литиевые батареи может быть значительно увеличена, что потенциально повышает эффективность производства более чем на 50%, обеспечивая при этом 100%-ную однородность пропитки.
• Улучшает адгезию суспензии к токоприемнику: Увеличивает адгезию поверхности фольги. Через материал внутри пор покрытия на обеих сторонах электродного листа образуют состояние блокировки в форме буквы «H»-, что значительно снижает вероятность расслоения материала электрода.
• Повышает гибкость электродного листа при изгибе, что делает его более подходящим для применения в гибких батареях.
• Уменьшает газообразование в аккумуляторе: при обработке микропористой алюминиевой фольги поверхность фольги подвергается вторичной очистке для удаления остатков масел, что снижает побочные реакции с электролитом.
• Не требует изменений в производственных процессах или оборудовании: использование микропористой фольги отвечает требованиям существующих производственных процессов, таких как нанесение покрытия и каландрирование, без необходимости использования дополнительного или заменяемого оборудования.

Для получения более подробной информации о микропористой фольге, пожалуйста, посетите ссылку на нашу продукцию черезhttps://www.lyhsmetal.com/copper/copper-фольга/микропористая-медь- фольга.htmlдля более подробной информации

• Предотвращение утечки покрытия: В процессе нанесения покрытия на микропористую медно-алюминиевую фольгу важно предотвратить утечку суспензии через поры фольги из-за чрезмерно низкой вязкости суспензии во время экструзии/напыления. Фольги с разными размерами пор и уровнями пористости предъявляют разные требования к вязкости суспензии. На примере микропористой алюминиевой фольги с пористостью 17% и диаметром пор 0,35 мм испытания показывают, что вязкость катодного материала должна составлять около 8000 мПа·с, предпочтительно не ниже 6000 мПа·с. Скорость конвейера требует соответствующей регулировки во время процесса экструзионного распыления. (Если суспензия находится слишком долго, может произойти незначительное просачивание на другую сторону; быстрая сушка может решить эту проблему.)
• Контроль заусенцев при резке электродов. Наконец, мы надеемся, что коллеги, которые уже проводили эксперименты с использованием микропористой медной или алюминиевой фольги в литий-ионных батареях, смогут поделиться данными и участвовать во взаимном обмене.
• Дополнительное примечание: улучшение производительности при использовании микропористой медной фольги в литиевых конденсаторах, суперконденсаторах, Ni-Cd и Ni-MH батареях очень существенно. Причиной отсутствия широкомасштабного- внедрения является стоимость. Использование механической обработки для создания пор обеспечивает чрезвычайно высокую эффективность производства. Предполагается, что стоимость после масштабного массового производства будет лишь немного выше, чем у обычной двусторонней-гладкой медной фольги.

Для получения более подробной информации о микропористой алюминиевой фольге, пожалуйста, посетите ссылку на нашу продукцию черезhttps://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-алюминиевая-foil.htmlдля более подробной информации

• Силовые батареи

Используется в новых энергетических транспортных средствах, электростанциях по накоплению энергии и т. д. в качестве основного материала токосъемника отрицательного электрода в литиевых батареях. Микропористая структура повышает эффективность переноса ионов лития-, снижает внутреннее сопротивление, удовлетворяет требованиям высокой-скорости зарядки/разрядки и значительно улучшает стабильность цикла батареи и плотность энергии.

• Гибкая электроника

Используется в гибких печатных платах и ​​подложках носимых устройств. Используя свои тонкие, легкие и пористые характеристики, он адаптируется к сценариям, включающим повторяющиеся изгибы и прокатки, обеспечивая стабильную проводимость цепи и отвечая требованиям гибкого дизайна таких продуктов, как умные часы и гибкие экраны.

• Электромагнитное экранирование

Используется в базовых станциях связи, прецизионных приборах, военной электронике и других сценариях. Пористая структура увеличивает возможности поглощения и ослабления электромагнитных волн, эффективно блокируя электромагнитные помехи и обеспечивая точность работы и безопасность оборудования в сложных электромагнитных условиях.

• Компоненты терморегулирования

В качестве основного материала для подложек для отвода тепла в устройствах большой-мощности высокая удельная поверхность ускоряет теплопроводность и рассеяние. Он подходит для сценариев с высокой плотностью тепла, решения проблем перегрева в мощных-чипах, светодиодном освещении, радиочастотных устройствах 5G и предотвращения снижения производительности.

Преимущества этой микропористой медной фольги значительны, поскольку она обеспечивает (превосходную стоимость-производительность). По сравнению с сопутствующими продуктами ведущих компаний, таких как Nuode Investment Co., Ltd., Fukuda и Mitsui, он имеет широкие рыночные перспективы. Надежные технологии открывают новые рынки! Новые возможности! Новое будущее!

Для получения более подробной информации о микропористой фольге, пожалуйста, посетите ссылку на нашу продукцию черезhttps://www.lyhsmetal.com/copper/copper-фольга/микропористая-медь- фольга.htmlдля более подробной информации