Керамічний крайовий матеріал та структура
Під час процесу покриття позитивних електродів літієвого акумулятора керамічний край приблизно 3-5 мм шириною покрито на краю області матеріалу. Керамічний край, як правило, виготовляється з матеріалів, таких як глинозем (Al₂o₃) та Boehmite (Alooh). Ці керамічні матеріали мають низьку теплопровідність, високу теплостійкість та відмінну хімічну стабільність, утворюючи захисний бар'єр всередині акумулятора.
Процес формування керамічного краю
Керамічний край зазвичай утворюється через процес покриття. Під час покриття позитивного електрода -аркуша специфічний пристрій покриття рівномірно застосовує керамічну суспензію до краю аркуша. Керамічна суспензія, як правило, складається з керамічного порошку, сполучного та розчинника, який після перемішування та дисперсії утворює стабільну систему суспензії. Точний контроль товщини та рівномірності покриття є важливим під час процесу покриття для забезпечення ефективного функціонування керамічного краю.
Переваги літієвого акумулятора позитивний електрод, покритий керамічним краєм
Підвищена стійкість позитивного електрода листа
Керамічний край може підвищити структурну стійкість матеріалу позитивного електрода, ефективно знижуючи ризик лущення краю та пошкодження позитивного електрода. Під час циклів заряду акумулятора та розряду позитивний електродний матеріал зазнає розширення об'єму та скорочення, що може призвести до проливання активного матеріалу з краю аркуша. Висока міцність і хороша адгезія керамічного краю можуть закріпити позитивний електродний матеріал, не дозволяючи йому проливати і тим самим покращити термін експлуатації циклу акумулятора.
Більше того, керамічний край виявляє високу термічну стійкість та корозійну стійкість, ефективно запобігаючи деградації та розчинення позитивного електрода -матеріалу, що починаються від краю. У високотемпературних середовищах керамічний край підтримує свою структурну та стабільність продуктивності, гальмуючи побічні реакції між позитивним матеріалом електрода та електролітом, тим самим продовжуючи термін служби акумулятора.
Знижений ризик виникнення коротких схем
Під час виготовлення літієвих акумуляторів різання алюмінієвої фольги може легко виробляти задирки та припою. Ці пупки та припою можуть проколити сепаратор, що призводить до короткого замикання між позитивними та негативними електродами. Покриття з керамічним краєм може зменшити генерацію задирів і припоїв під час різання алюмінієвої фольги, оскільки висока твердість керамічних матеріалів робить їх менш схильними до виробництва задирок під час процесу різання.
Крім того, під час вставки клітини в кожух згинання вкладок може легко призвести до контакту з краю електрода, що потенційно спричиняє коротке замикання. За допомогою керамічного краю він може діяти як буфер, зменшуючи ризик контакту між вкладками та краю електрода, тим самим знижуючи ймовірність коротких ланцюгів.
Ізоляційний ефект
Керамічний край покритий на стороні вкладки. Під час складання акумулятора, якщо сепаратор не добре загорнутий або вирівнювання позитивних та негативних листів електродів є поганим, це може призвести до контакту між негативною вкладкою та позитивним листом електрода або між позитивною вкладкою та негативним листом електрода. Керамічний край може забезпечити ізоляцію, запобігаючи короткі схеми між позитивними та негативними електродами.
Серед чотирьох режимів внутрішніх коротких ланцюгів у батареях, коротке замикання алюмінієвої фольги, негативний електрод, вважається найнебезпечнішим. Це пояснюється тим, що опір короткого замикання не є ні занадто високим, ні занадто низьким, і коли опір короткого замикання близький до внутрішнього опору акумулятора, вироблення тепла в точці короткого замикання є найвищим. Крім того, температура розкладання твердого електролітового інтерфейсу (SEI) на негативному електроді відносно низька, що служить початковою точкою теплової ланцюгової реакції в акумуляторі. Покриття з керамічним краєм може певною мірою уникнути цієї проблеми, покращуючи безпеку акумулятора.
Профілактика термічного втікача
Літій-іонні батареї схильні до теплового втікача, що призводить до пожеж або вибухів акумуляторів, коли їх заправка, перенапружена або зазнала механічних пошкоджень. Покриття позитивного електрода керамічним краєм може ефективно запобігти тепловому втіку. Керамічні матеріали з низькою теплопровідністю можуть утворювати тепловий бар'єр всередині акумулятора, що перешкоджає дифузії тепла до оточення. Крім того, керамічні матеріали не можуть бути розпущені при високих температурах, ефективно гальмуючи поширення полум'я всередині акумулятора.
Гальмування позитивного розчинення матеріалу електрода
Під час циклів заряду та розряду позитивний електродний матеріал схильний до розчинення, що призводить до втрати активного матеріалу та деградації продуктивності акумулятора. Покриття позитивного електрода керамічним краєм може утворювати захисний шар на поверхні позитивного електрода, що гальмує розчинення матеріалу позитивного електрода та продовження терміну експлуатації акумулятора.
Зниження побічних реакцій інтерфейсу
Інтерфейс побічні реакції між позитивним електродним матеріалом та електролітом є основною причиною погіршення продуктивності акумулятора. Покриття позитивного електрода керамічним краєм може утворювати стабільний інтерфейсний шар на поверхні позитивного листа електрода, зменшуючи виникнення бічних реакцій інтерфейсу та покращуючи стабільність циклу акумулятора.
Перспективи застосування літієвого акумулятора позитивний електрод, покритий керамічним краєм
Сектор електричного транспортного засобу
Електричні транспортні засоби вимагають високої безпеки та щільності енергії від акумуляторів. Позитивне електродне покриття за допомогою керамічної технології краю може підвищити безпеку акумулятора та термін експлуатації, відповідаючи вимогам додатків для електромобілів. В даний час деякі провідні виробники акумуляторів почали застосовувати цю технологію в батареї електромобілів для підвищення продуктивності. Завдяки постійному розширенню ринку електромобілів, позитивне електродне покриття з керамічною технологією краю, як очікується, знайде більш широке застосування в секторі електромобілів.
Портативний сектор електронних пристроїв
Портативні електронні пристрої (такі як смартфони, ноутбуки тощо) потребують високої об'ємної щільності енергії та безпеки від їх акумуляторів. Позитивне електродне покриття за допомогою керамічної технології краю може покращити щільність енергії та безпеку акумуляторів без збільшення обсягу акумулятора, задовольняючи потреби портативних електронних пристроїв. Завдяки безперервному оновленню портативних електронних пристроїв та зростаючими вимогами до продуктивності акумулятора, очікується, що позитивне електродне покриття з керамічною технологією краю відіграватиме значну роль у цьому секторі.
Сектор системи зберігання енергії
Системи зберігання енергії вимагають високого терміну експлуатації та безпеки від їх акумуляторів. Позитивне електродне покриття за допомогою технології керамічного краю може ефективно продовжити термін експлуатації акумуляторного циклу, покращуючи економічну ефективність та надійність систем зберігання енергії. На тлі масштабної інтеграції відновлюваної енергії та побудови розумних сітків, попит на ринок систем зберігання енергії збільшується, а позитивне покриття електродів за допомогою технології керамічної краю знайде широке застосування в цьому секторі.
Тенденції розвитку літієвого акумулятора позитивний електрод, покритий керамічною технологією краю
Розробка нових керамічних матеріалів
В даний час позитивне електродне покриття з керамічним краєм в основному використовує традиційні керамічні матеріали, такі як глинозем та цирконія. Надалі розвиток нових керамічних матеріалів з більш високою продуктивністю (такими як кремнієвий нітрид, карбід кремнію тощо) стане важливим напрямком досліджень. Нові керамічні матеріали мають більшу міцність, кращу термічну стійкість та хімічну стійкість, ще більше підвищуючи продуктивність акумулятора.
Оптимізація процесу покриття
Існуючий процес покриття страждає від таких питань, як нерівномірне покриття та погана адгезія. Надалі, оптимізуючи процес покриття (наприклад, прийняття нових технологій, таких як електростатичне обприскування та лазерне спікання), можна покращити рівномірність та адгезію керамічного шару, що ще більше підвищує продуктивність акумулятора.
Конструкція багатофункціональних керамічних шарів
Майбутні керамічні шари можуть не лише забезпечити захист та ізоляцію, але й мати інші функції (наприклад, провідність, каталіз тощо). Розробляючи багатофункціональні керамічні шари, продуктивність акумулятора та безпека можна додатково покращити для задоволення потреб різних сценаріїв застосування.
Реалізація масштабного виробництва
В даний час позитивне електродне покриття за допомогою керамічної технології Edge все ще знаходиться в лабораторному та дрібному етапі випробувань. В майбутньому, розробляючи ефективні та недорогі виробничі процеси, реалізація масштабного виробництва позитивного електрода покриття за допомогою технології керамічної краю буде ключовим фактором для просування його комерційного застосування.
Висновок
Позитивне електродне покриття з керамічною технологією краю, як нового процесу виготовлення акумуляторів, пропонує значні переваги у поліпшенні безпеки акумулятора, терміну експлуатації та щільності енергії. Підвищуючи стабільність позитивного електрода, зменшуючи ризик виникнення коротких схем, забезпечення ізоляції, запобігання тепловому втіку, інгібування позитивного розчинення матеріалу електрода та зменшення бічних реакцій інтерфейсу, позитивне покриття електродів з керамічною технологією краю може ефективно покращити продуктивність літію акумулятора. Завдяки швидкому розвитку електромобілів, портативних електронних пристроїв та систем зберігання енергії позитивне електродне покриття з керамічною технологією краю відіграватиме важливу роль у майбутніх технологіях акумуляторів. Розробляючи нові керамічні матеріали, оптимізуючи процес покриття, розробляючи багатофункціональні керамічні шари та реалізуючи масштабне виробництво, очікується, що позитивне електродне покриття з керамічною технологією краю досягне більшого прориву в поля акумулятора, що сприяє постійному прогресу технології літій-іонного акумулятора.