Керамический краевой материал и структура
Во время процесса покрытия положительных электродов лития батареи керамический край приблизительно 3-5 мм шириной покрыт на краю области материала. Керамический край обычно изготовлен из таких материалов, как глинозем (al₂o₃) и boehmite (alooh). Эти керамические материалы обладают низкой теплопроводностью, высокой теплостойкостью и превосходной химической стабильностью, образуя защитный барьер внутри батареи.
Процесс формирования керамического края
Керамический край обычно образуется в процессе покрытия. Во время покрытия положительного листа электродов специальное устройство для покрытия равномерно применяет керамическую суспензию к краю листа. Керамическая суспендия обычно состоит из керамического порошка, связующего и растворителя, которые после перемешивания и дисперсии образуют стабильную систему суспензии. Точный контроль толщины и однородности покрытия необходим в процессе покрытия, чтобы обеспечить эффективное функционирование керамического края.
Преимущества литий -батареи положительный электрод, покрытый керамическим краем
Повышенная стабильность положительного листа электрода
Керамический край может повысить структурную стабильность положительного электрода материала, эффективно снижая риск очистки края и повреждения положительного листа электрода. Во время циклов заряда батареи и разгрузки материал положительного электрода подвергается расширению и сокращению объема, что может привести к выбросу активного материала с края листа. Высокая прочность и хорошая адгезия керамического края могут обеспечить положительный материал электрода, предотвращая его сброс и тем самым улучшая срок службы цикла батареи.
Более того, керамический край демонстрирует высокую тепловую стабильность и коррозионную стойкость, эффективно предотвращая деградацию и растворение материала положительного электрода, начиная с края. В высокотемпературных средах керамический край сохраняет свою структурную стабильность и стабильность производительности, ингибируя побочные реакции между положительным материалом электрода и электролитом, тем самым продлевая срок службы батареи.
Снижение риска коротки
Во время изготовления литийных батарей резка алюминиевой фольги может легко производить заусенцы и паяные бусы. Эти засоры и паяные шарики могут пробить сепаратор, что приводит к короткому замыканию между положительными и отрицательными электродами. Покрытие с керамическим краем может уменьшить генерацию заусенцев и паяных шариков во время резки алюминиевой фольги, так как высокая твердость керамических материалов делает их менее склонными к производству заусенцев в процессе резки.
Кроме того, во время вставки ячейки в корпус изгиб вкладок может легко привести к контакту с краем листа электрода, что может вызвать короткий замыкание. С помощью керамического края он может действовать как буфер, снижая риск контакта между вкладками и краем листа электрода, тем самым снижая вероятность коротких цепей.
Изолирующий эффект
Керамический край покрыт на стороне вкладки. Во время сборки батареи, если сепаратор не является хорошо продуманным или выравнивание положительных и отрицательных листов электродов является плохим, он может привести к контакту между отрицательным вкладками и положительным листом электрода или между положительным и отрицательным листом электрода. Керамический край может обеспечить изоляцию, предотвращая короткие замыкания между положительными и отрицательными электродами.
Среди четырех режимов внутренних коротких замыканий в батареях алюминиевая фольга-негативная короткая замыкания электрода считается наиболее опасным. Это связано с тем, что сопротивление короткого замыкания не слишком высока и не слишком низкое, и когда сопротивление короткого замыкания находится близко к внутреннему сопротивлению батареи, генерация тепла в точке короткого замыкания является самым высоким. Кроме того, температура разложения пленки раздела твердого электролита (SEI) на отрицательном электроде является относительно низкой, служащей начальной точкой тепловой сбегающей цепной реакции в батарее. Покрытие с керамическим краем может помочь избежать этой проблемы в некоторой степени, повышая безопасность батареи.
Профилактика термического сбега
Литий-ионные батареи подвержены термическому бегству, что приводит к пожарам батареи или взрывам, когда они перегружены, перегружены или подвергаются механическим повреждениям. Покрытие положительного электрода керамическим краем может эффективно предотвратить термический сбег. Керамические материалы с их низкой теплопроводностью могут образовывать тепловой барьер внутри батареи, препятствуя диффузии тепла в окружающую среду. Кроме того, керамические материалы невозможны при высоких температурах, эффективно ингибируя распространение пламени внутри батареи.
Ингибирование растворения положительного электрода материала
Во время циклов заряда и разгрузки материал положительного электрода подвергается растворению, что приводит к потере активного материала и ухудшения производительности аккумулятора. Покрытие положительного электрода керамическим краем может образовывать защитный слой на поверхности положительного листа электрода, ингибируя растворение материала положительного электрода и продлевая срок службы цикла батареи.
Уменьшение реакций на боковой интерфейс
Реакции на боковой стороне интерфейса между положительным материалом электрода и электролитом являются основной причиной ухудшения производительности аккумулятора. Покрытие положительного электрода керамическим краем может образовывать стабильный слой интерфейса на поверхности положительного листа электрода, уменьшая возникновение реакций боковых реакций раздела и улучшая стабильность цикла батареи.
Перспективы применения литийной батареи положительный электрод, покрытый керамическим краем
Сектор электромобилей
Электромобили требуют высокой безопасности и плотности энергии от своих батарей. Положительное покрытие электрода с помощью технологии керамического края может повысить безопасность батареи и срок службы цикла, отвечая требованиям применения электромобилей. В настоящее время некоторые ведущие производители батарей начали применять эту технологию в батареях электромобилей, чтобы улучшить их производительность. С непрерывным расширением рынка электромобилей положительное покрытие электрода с помощью технологии керамического края, как ожидается, найдет более широкое применение в секторе электромобилей.
Портативные электронные устройства сектор
Портативные электронные устройства (такие как смартфоны, ноутбуки и т. Д.) Требуют высокую объемную плотность энергии и безопасность от их батарей. Положительное покрытие электрода с помощью технологии керамического края может улучшить плотность энергии батареи и безопасность без увеличения объема аккумулятора, удовлетворяя потребности портативных электронных устройств. Ожидается, что с непрерывным модернизацией портативных электронных устройств и растущих требований к производительности аккумуляторов положительное электродное покрытие с помощью технологии керамического края будет играть важную роль в этом секторе.
Сектор систем хранения энергии
Системы хранения энергии требуют высокого срока службы и безопасности от своих батарей. Положительное покрытие электрода с помощью технологии керамического края может эффективно продлить срок службы батареи, повышая экономическую эффективность и надежность систем хранения энергии. На фоне крупномасштабной интеграции возобновляемых источников энергии и строительства интеллектуальных сетей рыночный спрос на системы хранения энергии увеличивается, а положительное электродное покрытие с помощью технологии керамического края, как ожидается, найдет широкое применение в этом секторе.
Тенденции развития лития батареи положительный электрод, покрытый технологией керамического края
Разработка новых керамических материалов
В настоящее время положительное электродное покрытие с керамическим краем в основном использует традиционные керамические материалы, такие как глинозем и циркония. В будущем развитие новых керамических материалов с более высокой производительностью (такими как нитрид кремния, карбид кремния и т. Д.) станет важным направлением исследования. Новые керамические материалы обладают более высокой прочностью, лучшей тепловой стабильностью и химической стабильностью, что еще больше повышает производительность батареи.
Оптимизация процесса покрытия
Существующий процесс покрытия страдает от таких проблем, как неравномерное покрытие и плохая адгезия. В будущем, оптимизируя процесс покрытия (например, принятие новых технологий, таких как электростатическое распыление и лазерное спекание), можно улучшить однородность и адгезия керамического слоя, что еще больше повышает производительность батареи.
Проектирование многофункциональных керамических слоев
Будущие керамические слои могут не только обеспечивать защиту и изоляцию, но и обладать другими функциями (такими как проводимость, катализ и т. Д.). Проектируя многофункциональные керамические слои, производительность батареи и безопасность могут быть дополнительно улучшены, чтобы удовлетворить потребности различных сценариев применения.
Реализация крупномасштабного производства
В настоящее время положительное электродное покрытие с технологией керамического края все еще находится на стадии лабораторной и мелкой пробной стадии. В будущем, разрабатывая эффективные и недорогие производственные процессы, реализация крупномасштабного производства положительного электродного покрытия с помощью технологии керамического края станет ключом к продвижению его коммерческого применения.
Заключение
Положительное покрытие электрода с помощью технологии керамического края, как процесс производства аккумуляторов, предлагает значительные преимущества в повышении безопасности аккумулятора, срока службы цикла и плотности энергии. Укрепляя стабильность положительного листа электрода, снижая риск индуцированных Burr коротких замыканий, обеспечивая изоляцию, предотвращение термического сбегающего, ингибируя растворение положительного электрода и снижение реакций на стороне границы, положительное покрытие электрода с помощью технологии керамического края может эффективно повысить производительность лития батареи. Благодаря быстрой разработке электромобилей, портативных электронных устройств и систем хранения энергии положительное покрытие электрода с помощью технологии Ceramic Edge будет играть важную роль в будущих технологиях батареи. Разработка новых керамических материалов, оптимизации процесса покрытия, проектирования многофункциональных керамических слоев и реализации крупномасштабного производства, ожидается, что положительное электродное покрытие с помощью технологии керамического края обеспечит большие прорывы в поле аккумулятора, что приведет к непрерывному прогрессу технологии литий-ионных аккумуляторов.