Парашковыя матэрыялы ў літыевых батарэях — ці ведаеце вы, якія менавіта?

Літыевыя батарэі ў асноўным складаюцца з анода, катода, сепаратара, электраліта, злучнага рэчыва, праводзячага рэчыва, токаадводніка і ўпаковачных матэрыялаў. Згодна з класіфікацыяй формы матэрыялу, анод, катод, злучнае рэчыва і праводзячае рэчыва... парашковыя матэрыялы у літыевых батарэях. Некаторыя цвёрдацельныя электраліты ўяўляюць сабой парашкападобныя матэрыялы, а некаторыя мадыфікаваныя сепаратары таксама ўтрымліваюць парашкападобныя матэрыялы.

Станоўчы электрод

Да камерцыйных матэрыялаў для станоўчых электродаў адносяцца аксід літыя і кобальту (LiCoO2), аксід літыя і марганцу (LiMn2O4), NCM (LiNixMnyCozO2) і Фасфат жалеза літый (LiFePO4).

• Аксід літыя і кобальту (LiCoO2)Чорнае цвёрдае рэчыва пры пакаёвай тэмпературы. Гэта неарганічнае злучэнне, вядомае сваёй стабільнасцю, простым сінтэзам, высокімі электрахімічнымі характарыстыкамі і працяглым тэрмінам службы. Гэта першы камерцыйна паспяховы катодны матэрыял для літый-іённых акумулятараў, які ў асноўным выкарыстоўваецца ў акумулятарах 3C.
• Аксід літыя і марганцу (LiMn2O4)Чорна-шэры парашок з кубічнай крышталічнай структурай шпінелі. Ён змяшчае тры каналы транспарту іонаў літыя, што забяспечвае больш хуткую дыфузію іонаў. Гэта робіць яго прыдатным для літый-іённых акумулятараў з высокай хуткасцю зарадкі.
• Трайны станоўчы матэрыял (LiNixMnyCozO2)Трайны катодны матэрыял, у якім Ni і Mn часткова замяшчаюць Co ў LiCoO2. Ён мае стабільнасць LiCoO2, высокую зварачальную здольнасць LiNiO2 і бяспеку LiMnO2. Ніжэйшае ўтрыманне Co зніжае выдаткі, што робіць яго перспектыўным катодным матэрыялам.
• Фасфат жалеза літый (LiFePO4)Дзякуючы структуры алівіну, ён не ўтрымлівае дарагіх элементаў, такіх як Co або Ni. Ён эканамічна эфектыўны, бо мае багатую сыравіну. Ён мае ўмеранае працоўнае напружанне (3,2 В), высокую ўдзельную ёмістасць (170 мАг/г), вялікую магутнасць разраду, магчымасць хуткай зарадкі і працяглы тэрмін службы.

Адмоўны электрод

Распаўсюджаныя матэрыялы для адмоўных электродаў ўключаюць графіт, цвёрды вуглярод, мяккі вуглярод, тытанат літыя і матэрыялы на аснове крэмнію. Графіт з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўваным, а матэрыялы на аснове крэмнію маюць найбольшы патэнцыял.

• ГрафітУ асноўным складаецца з графіту, мае высокую праводнасць, шчыльнасць энергіі, хімічны стабільнасць і нізкія вытворчыя выдаткі. Ён даступны ў натуральнай і штучнай формах.
• Цвёрды вугляродГэта вуглярод, які не графітуецца пры высокіх тэмпературах. Ён мае неўпарадкаванае ўнутранае размяшчэнне крышталяў і вялікую міжслаёвую адлегласць, што дазваляе захоўваць больш зарада, што павялічвае шчыльнасць энергіі і тэрмін службы батарэі.
• Мяккі вугляродГэты матэрыял лёгка графітызуецца пры тэмпературы вышэй за 2500°C. Ён мае высокую ступень упарадкаванасці і забяспечвае нізкае, стабільнае напружанне зарадкі/разрадкі. Ён прапануе вялікую ёмістасць, высокую эфектыўнасць і добрыя цыклічныя характарыстыкі. Яго структура залежыць ад тэмпературы спякання. Мяккія вугляродныя матэрыялы, падрыхтаваныя пры тэмпературах ніжэй за 1000°C, маюць вялікую колькасць дэфектаў, што забяспечвае вялікую колькасць актыўных цэнтраў для захоўвання літыя, што спрыяе плаўнаму ўвядзенню і здабыванню іонаў літыя.
• Тытанат літыяБелы парашок з высокім напружаннем экстракцыі іонаў літыя (1,55 В у параўнанні з Li/Li+). Ён мае высокія ўласцівасці бяспекі і «нулявога дэфармавання», што забяспечвае мінімальныя структурныя змены падчас устаўкі і экстракцыі іонаў літыя. Гэта забяспечвае неабмежаваны тэарэтычны тэрмін службы. Такім чынам, ён мае вялікую даследчую каштоўнасць і перспектывы камерцыйнага прымянення ў якасці матэрыялу адмоўнага электрода для назапашвання энергіі і літыевых батарэй.
• Матэрыялы на аснове крэмніюУключае нанакрышталічны крэмній і субаксід крэмнію. Гэтыя матэрыялы выкарыстоўваюцца для вырабу крэмніевых анодаў з вугляроду або аксіду крэмнію. Аноды на аснове крэмнію маюць значна большую ўдзельную ёмістасць і шчыльнасць энергіі, чым матэрыялы на аснове вугляроду, што робіць іх найбольш перспектыўнымі аноднымі матэрыяламі наступнага пакалення.

Папкі

Выкарыстоўваюцца звязальныя рэчывы, такія як полівінілідэнфтарыд (PVDF) і стырол-бутадыенавы каўчук (SBR). PVDF можа выкарыстоўвацца як для анода, так і для катода, у той час як SBR звычайна выкарыстоўваецца для анода.

• Полівінілідэнфтарыд (PVDF)ПВДФ мае выдатную хімічную стабільнасць і каразійную ўстойлівасць. Ён эфектыўна супрацьстаіць каразійнаму ўздзеянню электралітных растваральнікаў. Ён таксама валодае добрымі адгезійнымі ўласцівасцямі, механічнымі характарыстыкамі і тэхналагічнасцю. Гнуткасць ПВДФ гарантуе, што актыўныя рэчывы не аддзяляюцца падчас пашырэння і сціскання.
• Стырол-бутадыенавы каўчук (SBR)СБР шырока выкарыстоўваецца ў якасці звязальнага рэчыва на воднай аснове, асабліва ў анодных звязальных рэчывах, дзе яго прымяненне тлумачыць 98%. Ён забяспечвае моцную адгезію, механічную стабільнасць і прастату эксплуатацыі. Ён дапамагае звязваць часціцы разам і паляпшае дынаміку акумулятара, зніжаючы імпеданс і паляпшаючы цыклічную стабільнасць.

Праводныя агенты

• Праводныя рэчывы выкарыстоўваюцца для забеспячэння добрай прадукцыйнасці зараду/разраду шляхам збору мікратокаў і накіравання іх на токазборнік (алюмініевую або медную фальгу). Да распаўсюджаных праводзячых рэчываў адносяцца сажа, вугляродныя валокны, вырашчаныя з паравой фазы (VGCF), і вугляродныя нанатрубкі (CNT).
• Чорны вугляродАморфны вуглярод, які ўяўляе сабой дробны, сыпкі чорны парашок. Ён атрымліваецца ў выніку няпоўнага згарання арганічных рэчываў і апрацоўкі пры высокай тэмпературы для паляпшэння праводнасці і чысціні. Гэта найбольш распаўсюджаны праводны агент у літыевых батарэях, які паляпшае кантакт паміж часціцамі і ўтварае праводную сетку.
• Вугляродныя валокны, вырашчаныя з паравой фазы (VGCF)Гэтыя валокны маюць высокі модуль пругкасці пры выгібе і нізкае цеплавое пашырэнне. Даданне VGCF паляпшае гнуткасць і механічную стабільнасць, што робіць іх прыдатнымі для доўгатэрміновых, высокапрадукцыйных акумулятараў, такіх як тыя, што выкарыстоўваюцца ў электрамабілях.
• Вугляродныя нанатрубкі (CNT)Імпеданс вугляродных нанапруткоў (CNT) складае толькі палову імпедансу сажы. Нізкі імпеданс забяспечвае добрую праводнасць, паляпшае палярызацыю і павышае прадукцыйнасць цыклу. Колькасць дададзенага вугляроду складае каля 31 TP3T ад вагі матэрыялу дадатнага электрода, у той час як колькасць дададзенага CNT складае ўсяго 0,81 TP3T ~ 1,51 TP3T. Невялікая колькасць дададзенага можа зэканоміць месца для актыўных матэрыялаў, тым самым павялічваючы шчыльнасць энергіі. Аднак CNT няпроста дыспергаваць. У цяперашні час у прамысловасці для іх апрацоўкі звычайна выкарыстоўваецца высакахуткасны зрух, даданне дысперсантаў і электрастатычнае дысперсійнае распыленне ультратонкіх шарыкаў.

Цвёрдацельныя электраліты

Некаторыя цвёрдацельныя электраліты таксама маюць форму парашка:

• Высокачысты дысульфід германію (GeS2)Белы парашок з высокай іённай праводнасцю, хімічнай стабільнасцю і працяглым тэрмінам захоўвання. Можа дасягаць чысціні 99.99%.
• Аксід літыя, лантана і цырконія (LLZO)Гэты матэрыял мае выдатную іонную праводнасць (1,5×10⁻⁴См/см) і выкарыстоўваецца для вырабу цвёрдацельных літыевых акумулятараў. Яго можна сінтэзаваць золь-гель метадам, нізкатэмпературным гарэннем, мікраэмульсіяй і іншымі метадамі.
• Аксід танталу, літый-лантан, цырконій (LLZTO)Ён мае высокую іонную праводнасць, хімічную стабільнасць і тэрмічную стабільнасць. Аптымізацыя працэсу падрыхтоўкі і крышталічнай структуры дазваляе палепшыць яго электрычныя ўласцівасці для задавальнення патрэб высокапрадукцыйных цвёрдацельных акумулятараў.

Іншыя парашкі цвёрдацельных электралітаў ўключаюць сульфат барыю, хларыд літыя-фосфару-серы (высокаўстойлівы сульфід) і сульфід літыя-германія-фосфару-серы.

 Раздзяляльнік батарэі

Традыцыйныя сепаратары маюць дрэнную стабільнасць пры высокіх тэмпературах, што ўплывае на бяспеку. Для павышэння бяспекі сепаратары мадыфікуюцца шляхам дадання парашковых пакрыццяў. Гэтыя мадыфікаваныя сепаратары ўтрымліваюць парашковыя матэрыялы.

• Аксід алюмінію (Al2O3)Аксід алюмінію распаўсюджаны ў прыродзе, валодае выдатнай хімічнай інертнасцю, тэрмічнай стабільнасцю і механічнымі ўласцівасцямі. Ён звычайна выкарыстоўваецца ў керамічных сепаратарах для паляпшэння агульнай прадукцыйнасці поліалефінавых сепаратараў. Ён таксама з'яўляецца неарганічны парашок, які выкарыстоўваецца ў вялікіх колькасцях пры мадыфікацыі дыяфрагм літыевых акумулятараў.
• Беміт (AlOOH): Беміт, таксама вядомы як монагідратаваны аксід алюмінію, — гэта тып аксіду алюмінію з крышталічнай вадой. Ён з'яўляецца незаменным папярэднікам аксіду алюмінію. Вытворчасць AlOOH лягчэйшая, чым α-Al2O3. У прамысловасці суспензію беміту атрымліваюць гідратэрмальным метадам гібсіту, а затым ультрадробны парашок AlOOH атрымліваюць фільтраваннем, сушкай і драбненнем.
• Дыяксід тытана (TiO2)TiO2 нетаксічны, стабільны і лёгка кантралюецца падчас падрыхтоўкі. Ён паляпшае тэрмічную стабільнасць сепаратара, змочвальнасць электраліта і зніжае імпеданс на мяжы падзелу, тым самым паляпшаючы транспарт іонаў літыя. Гэта добры матэрыял для мадыфікацыі арганічных палімерных сепаратараў.
• Дыяксід крэмнію (SiO2)SiO2 — распаўсюджаны неарганічны напаўняльнік, які выкарыстоўваецца для мадыфікацыі палімераў. Яго вялікая плошча паверхні і гідраксільныя групы (Si-OH) паляпшаюць змочвальнасць сепаратара, паляпшаюць транспарт іонаў літыя і паляпшаюць электрахімічныя характарыстыкі. SiO2 таксама ўзмацняе механічную трываласць сепаратара і прадухіляе рост дендрытаў, памяншаючы цеплавыя кароткія замыканні. У адрозненне ад Al2O3, TiO2 і AlOOH, SiO2 лягчэй кантраляваць і мадыфікаваць.

Эпічны парашок

Кампанія Epic Powder спецыялізуецца на прадастаўленні перадавых рашэнняў для драбнення, якія маюць вырашальнае значэнне для вытворчасці парашкападобных матэрыялаў у літыевых батарэях. Дзякуючы нашаму сучаснаму абсталяванню, такому як струменевыя млыны, шаравыя млыны і паветраныя класіфікатары, мы забяспечваем дакладны кантроль над... памер часціц і размеркаванне, аптымізуючы прадукцыйнасць крытычна важных матэрыялаў для акумулятараў, такіх як катоды, аноды і праводзячыя рэчывы. Нашы перадавыя тэхналогіі не толькі павышаюць эфектыўнасць вытворчасці акумулятараў, але і падтрымліваюць распрацоўку цвёрдацельных і высокапрадукцыйных акумулятараў наступнага пакалення. Партнёрства з Epic Powder азначае раскрыццё патэнцыялу вашых парашковых матэрыялаў у літыевых акумулятарах для стварэння найлепшых рашэнняў для захоўвання энергіі.