На сучасным рынку бытавой электронікі назіраецца ўсё большы попыт спажыўцоў на лёгкія і даўгавечныя вырабы. Ад смартфонаў да носных прылад, вялікай папулярнасцю карыстаюцца вырабы, якія з'яўляюцца адначасова тонкімі і партатыўнымі з працяглым часам працы ад батарэі. З'яўленне крэмніева-вугляродныя анодныя матэрыялы прынесла новую надзею на задавальненне гэтага попыту і паступова становіцца ключавой рухаючай сілай у інавацыях тэхналогіі акумулятараў у галіне бытавой электронікі.
Характарыстыкі і перавагі Крэмній-вугляродныя анодныя матэрыялы
Крэмній-вугляродныя анодныя матэрыялы спалучаюць перавагі крэмнію і вугляроду. Крэмній — вельмі перспектыўны анодны матэрыял. Ён мае ўражлівую тэарэтычную ўдзельную ёмістасць да 4200 мАг/г. Гэта больш чым у 10 разоў больш, чым у традыцыйных графітавых анодных матэрыялаў (372 мАг/г). Гэта азначае, што пры той жа масе крэмніевыя аноды могуць захоўваць больш іонаў літыя. Гэта прыводзіць да больш высокай шчыльнасці энергіі акумулятара.
Аднак істотнай праблемай крэмнію з'яўляецца яго высокае аб'ёмнае пашырэнне падчас цыклаў зарадкі і разрадкі. Пашырэнне можа дасягаць 3001 TP3T. Гэта пашырэнне падобна на расколіны ў паветраным шары пасля шматразовага надзімання і спускання. Яно прыводзіць да разбурэння структуры электрода. Гэта сур'ёзна ўплывае на тэрмін службы і стабільнасць акумулятара.
Даданне вугляродных матэрыялаў вырашае гэтую праблему. Вугляродныя матэрыялы маюць высокую электраправоднасць. Гэта кампенсуе дрэнную праводнасць крэмнію. Гэта забяспечвае плаўную праводнасць току ўнутры акумулятара. Вугляродныя матэрыялы таксама маюць стабільную структуру. Іх аб'ёмнае пашырэнне мінімальнае падчас цыклічнай зарадкі і разрадкі, звычайна менш за 10%. Вугляродныя матэрыялы валодаюць выдатнай гнуткасцю і змазвальнымі ўласцівасцямі. Гэта дазваляе ім утвараць буферны пласт вакол часціц крэмнію. Гэты пласт паглынае напружанне, выкліканае аб'ёмным пашырэннем падчас зарадкі і разрадкі.
Дзякуючы спалучэнню крэмнію з вугляродам, крэмніева-вугляродныя анодныя матэрыялы захоўваюць высокую ўдзельную ёмістасць крэмнію. Яны таксама выкарыстоўваюць перавагі вугляроду для падаўлення аб'ёмнага пашырэння крэмнію. Гэта робіць іх ідэальным выбарам для павышэння прадукцыйнасці акумулятара.
Прыклады прымянення крэмніевых-вугляродных анодаў
Многія вытворцы смартфонаў ужылі тэхналогію крэмніевага анода ў сваіх прадуктах, каб дасягнуць двайнога прарыву ў тонкасці і тэрміне службы батарэі. Напрыклад, смартфон пэўнага брэнда абсталяваны крэмніевым анодам, які пры звыштонкай таўшчыні батарэі ўсяго 1,9 мм дасягае вялікай ёмістасці 5600 мАг. Гэтая тэхналогія рэканструюе структуру анода з дапамогай нанаматэрыяльных працэсаў, цалкам выкарыстоўваючы ўласцівую крэмнію перавагу высокай тэарэтычнай удзельнай ёмістасці, значна паляпшаючы шчыльнасць энергіі батарэі. Захоўваючы тонкую форму складаных прылад, яна эфектыўна пераадольвае абмежаванні тэрміну службы батарэі.
Да носных прылад прад'яўляюцца яшчэ больш жорсткія патрабаванні да тонкасці і працяглага тэрміну службы батарэі. У якасці прыкладу, разумныя гадзіннікі маюць традыцыйныя тэхналогіі батарэй, якія з цяжкасцю забяспечваюць дастатковую магутнасць у абмежаванай прасторы для падтрымкі працы прылады на працягу ўсяго дня. Выкарыстанне крэмніева-вугляродных анодных матэрыялаў змяніла гэтую сітуацыю. Пасля ўкаранення крэмніева-вугляродных анодных батарэй некаторыя разумныя гадзіннікі падоўжылі тэрмін службы батарэі з першапачатковых 1-2 дзён да 3-5 дзён, захоўваючы пры гэтым тонкую канструкцыю цыферблата. Гэта дазваляе карыстальнікам пазбегнуць частай падзарадкі, што значна павышае зручнасць. У той жа час высокая шчыльнасць энергіі крэмніева-вугляродных анодных батарэй дазваляе дадаць больш функцыянальнасці разумным гадзіннікам, напрыклад, больш пашыраныя функцыі маніторынгу здароўя.
Тэхнічныя праблемы і рашэнні
Тэхнічныя праблемы
Нягледзячы на шматлікія перавагі крэмніевых вугляродных анодных матэрыялаў, у іх практычным ужыванні застаецца некалькі тэхнічных праблем. Па-першае, праблема высокага аб'ёмнага пашырэння крэмніевых вугляродных анодаў была часткова вырашана вугляродным кампазітам. Аднак яна не была цалкам вырашана. Падчас працяглых цыклаў зарадкі і разрадкі змена аб'ёму крэмнію ўсё яшчэ можа прыводзіць да адслаення і драбнення матэрыялу электрода. Гэта негатыўна ўплывае на тэрмін службы акумулятара.
Па-другое, працэс падрыхтоўкі крэмніевых вугляродных анодных матэрыялаў з'яўляецца складаным і дарагім. Асноўным хімічны Метад асаджэння з паравой фазы (CVD) значна паляпшае характарыстыкі матэрыялу. Аднак дарагое абсталяванне і жорсткія ўмовы працэсу прыводзяць да высокіх выдаткаў на вытворчасць крэмніева-вугляродных анодаў.
Акрамя таго, сумяшчальнасць крэмніева-вугляродных анодных матэрыялаў з электралітамі мае вырашальнае значэнне. Несумяшчальныя электраліты могуць прывесці да пабочных рэакцый. Гэта можа знізіць прадукцыйнасць акумулятара.
Рашэнне
Каб вырашыць праблему высокага аб'ёмнага пашырэння крэмніевых-вугляродных анодаў, даследчыкі і кампаніі пастаянна вывучаюць новыя тэхналагічныя падыходы. Напрыклад, аптымізуючы канструкцыю вугляродных... пакрыццё пласт, кампазітны пласт будуецца на паверхні часціц нанакрэмнію. Гэты пласт спалучае ў сабе гнуткасць і іонную праводнасць.
Што тычыцца скарачэння выдаткаў, кампаніі дасягаюць гэтага за кошт маштабнай вытворчасці і ўдасканалення працэсаў.
Каб вырашыць праблему сумяшчальнасці электралітаў, неабходна распрацаваць спецыялізаваныя рэцэптуры электралітаў для крэмніева-вугляродных анодаў. Шляхам карэкціроўкі складу і дабавак можна палепшыць сумяшчальнасць электраліта з крэмніева-вугляроднымі анодамі. Гэта памяншае пабочныя рэакцыі і паляпшае агульную прадукцыйнасць і стабільнасць акумулятара.
Тэндэнцыі будучыні
Дзякуючы пастаяннаму тэхналагічнаму прагрэсу і ўдасканаленням, перспектывы выкарыстання крэмніевых вугляродных анодаў у лёгкіх прыладах бытавой электронікі вельмі шырокія. З аднаго боку, характарыстыкі крэмніевых вугляродных анодных матэрыялаў будуць працягваць паляпшацца, прычым чакаецца павелічэнне долі легіравання крэмніем, што дазволіць дасягнуць яшчэ большай шчыльнасці энергіі. Гэта дазволіць бытавой электроніцы захоўваць тонкі выгляд, адначасова забяспечваючы больш працяглы тэрмін службы батарэі.
З іншага боку, па меры росту попыту на рынку і пашырэння маштабнай вытворчасці кошт крэмніева-вугляродных анодных матэрыялаў знізіцца, што дазволіць ім шырока выкарыстоўвацца ў бытавой электроніцы сярэдняга і нізкага класа. Гэта яшчэ больш пашырыць іх долю на рынку.
Эпічны парашок
Epic Powder, больш за 20 гадоў вопыту працы ў галіне ультратонкіх парашкоў. Актыўна садзейнічаем будучым распрацоўкам ультратонкіх парашкоў, засяроджваючыся на працэсах драбнення, здрабнення, класіфікацыі і мадыфікацыі ультратонкіх парашкоў. Звяжыцеся з намі для бясплатнай кансультацыі і індывідуальных рашэнняў! Наша каманда экспертаў імкнецца прадастаўляць высакаякасныя прадукты і паслугі для максімальнага павелічэння каштоўнасці вашай апрацоўкі парашкоў. Epic Powder — ваш надзейны эксперт па апрацоўцы парашкоў!