La pellicola in schiuma ultra sottile rende il futuro della batteria al sodio/litio senza elettrodo negativo

Dopo centinaia di ricerche e sviluppi "prove ed errori" intelligenti e direzionali, abbiamo iniziato con successo a produrre un foglio di rame microporoso in schiuma ultrasottile (10-20 μ m, porosità 90%) e un foglio di alluminio microporoso in schiuma ultrasottile (15-30 μ m, porosità 85%) per la consegna dei campioni. Questo prodotto, con le sue caratteristiche strutturali dirompenti, ha immediatamente ricevuto ordini di approvvigionamento e test dai principali produttori di batterie al momento del suo lancio, indicando che potrebbe svolgere un ruolo chiave nella prossima generazione di tecnologia delle batterie, in particolare nel campo all'avanguardia delle "batterie al sodio/litio con meno elettrodi negativi/elettrodi negativi autogenerati".

I collettori di corrente tradizionali (foglio di alluminio con elettrodo positivo, foglio di rame con elettrodo negativo) sono fogli metallici densi la cui funzione principale è quella di raccogliere e condurre elettroni. Il foglio microporoso in schiuma può essere inteso come un collettore di tipo "struttura conduttiva porosa tridimensionale".

I suoi vantaggi principali risiedono in:

1. Porosità ultra elevata (85% -90%): significa che la stragrande maggioranza del suo volume è vuota, fornendo enorme spazio e capacità per il riempimento delle sostanze attive.

2. Ultra sottile e resistente: pur mantenendo uno spessore estremamente sottile, la sua struttura tridimensionale combinata con un sistema adesivo di microrivestimento conduttivo ad elevato allungamento a rottura può superare la resistenza meccanica e la flessibilità dei tradizionali materiali in lamina.

3. Enorme superficie specifica: combinata con schiuma ordinata e stellata, la struttura a rete tridimensionale rende la sua superficie molto più grande di quella della lamina piana bidimensionale, riducendo l'impedenza di contatto e la densità di corrente.

4. Dimensioni dei pori e intervallo di spaziatura adeguati: queste caratteristiche risolvono i principali punti critici dell'attuale percorso tecnologico delle batterie di "pochi elettrodi negativi/elettrodi negativi autogenerati" a basso costo pur perseguendo una densità di energia ultra-elevata. Può garantire la capacità, le prestazioni di velocità e la durata del ciclo della batteria senza la necessità di batterie al carbonio duro per batterie al sodio e di grafite per batterie al litio esistenti.

La tecnologia "meno elettrodo negativo" mira a ridurre notevolmente l'uso di materiali per elettrodi negativi pre-litiazione/presodiazione; L'"elettrodo negativo autogenerato" è più radicale, solitamente assemblato senza elettrodo negativo o con solo uno strato speciale molto sottile. Gli ioni metallici vengono ottenuti dall'elettrodo positivo durante la prima carica e uno strato di elettrodo negativo viene "autogenerato" sul collettore di corrente dell'elettrodo negativo. Il foglio di schiuma fornisce una "base" anodica ideale per queste due tecnologie.

1. Batteria agli ioni di sodio: applicazione ingegnosa del foglio di alluminio espanso

Tradizionalmente, l'alluminio e il sodio subiscono reazioni di lega a bassi potenziali, quindi il foglio di rame viene comunemente utilizzato come collettore di corrente per gli elettrodi negativi di sodio. Sebbene lo speciale strato seme e lo strato di rivestimento in carbonio conduttivo possano parzialmente risolvere questo problema, l'emergere del foglio di alluminio espanso ha aperto una nuova idea per la progettazione dell'elettrodo negativo al sodio.

1.1 Come ospite dell'"elettrodo negativo autogenerato": il foglio di alluminio espanso ultrasottile stesso può essere utilizzato come collettore negativo. Il suo enorme spazio tridimensionale-e la sua area superficiale specifica possono accogliere in modo efficiente il sodio metallico precipitato durante il primo processo di scarica della carica. Questa struttura può disperdere efficacemente la densità di corrente, sopprimere la crescita dei dendriti e migliorare la sicurezza.

1.2 Combinazione perfetta con materiali in carbonio poroso: eccellente dimensione e uniformità dei pori e porosità ultra-elevata, adatta per VGCF (fibra di carbonio coltivata a vapore) microgalvanizzata, stagnata, nichelata, tubi di carbonio di grado cristallo e altre serie di carbonio poroso, il foglio di alluminio espanso può diventare una potente "struttura attiva".

Ad esempio, foglio di alluminio espanso zincato e stagnato: lo zincato è un eccellente materiale per l'anodo di ioni di sodio, che viene microplaccato sulla struttura in alluminio espanso per formare un anodo ad alte-prestazioni che integra conduttività, affinità per il sodio ed espansione del volume del tampone di affinità per il litio e fornisce un sito di stoccaggio del sodio.

1.3 Foglio di schiuma composita con tubo di carbonio di grado cristallo/VGCF: questi materiali di carbonio con elevata area superficiale specifica e struttura stabile vengono riempiti o cresciuti nei canali tridimensionali del foglio di schiuma per costruire un'eccellente rete conduttiva e un canale di trasmissione ionica, che migliora notevolmente la capacità e la stabilità del ciclo dell'elettrodo negativo.

1.4 L'esclusivo rame espanso sinterizzato e il rame microporoso formano nano mesopori sulle pareti interna ed esterna, con un'area superficiale specifica che supera di gran lunga quella dell'elettrodo negativo al silicio e dell'elettrodo negativo al litio metallico (stabilità difficile) (enorme problema di espansione). il rame espanso combina perfettamente la tecnologia di sinterizzazione del rame sulla base della sua esclusiva tecnologia microporosa.

2. Batteria al litio: l'anodo privo di litio del foglio di rame espanso è "abilmente combinato"

Nella tecnologia delle batterie al litio senza elettrodo negativo, il valore del foglio di rame espanso è più evidente.

Substrato ideale per la deposizione del litio metallico: in una batteria con elettrodi non negativi, il litio metallico deve essere depositato uniformemente sulla lamina di rame durante la prima carica. Il tradizionale foglio di rame liscio è soggetto alla crescita locale dei dendriti di litio e alla formazione di "litio morto". La struttura porosa tridimensionale del foglio di rame microporoso in schiuma può "bloccare" il litio metallico all'interno del foro, realizzare nucleazione e deposizione uniformi di una superficie specifica ultra-elevata e migliorare significativamente l'efficienza del Coulomb e le prestazioni di sicurezza.

"Combinazione ingegnosa" di fibra di carbonio: come hai detto, la fibra di carbonio (come il tubo di carbonio di grado cristallo VGCF) può essere combinata con rame espanso per costruire una rete conduttiva che ama il litio nei suoi pori. Questa rete non solo può guidare la deposizione uniforme del litio, ma anche tamponare efficacemente le variazioni di volume durante il processo di carica e scarica, che è uno dei percorsi tecnologici chiave per ottenere batterie al litio non negative a lunga-durata.

Come struttura di rinforzo di "pochi elettrodi negativi": anche se viene utilizzata una piccola quantità di elettrodo negativo di silicio, carbonio o grafite e il suo impasto viene riempito in un foglio di rame espanso, è possibile formare un sottile rivestimento dell'elettrodo negativo senza crepe, infragilimento e caduta. Allo stesso tempo, la rete conduttiva tridimensionale garantisce eccellenti prestazioni di ingrandimento, con uno spessore di solo 1/10, 2/100 dell'originale, in modo da ottenere una maggiore densità di energia e presenta enormi vantaggi in termini di costi.

Per maggiori dettagli visita il link del nostro prodotto: https://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-aluminum-foil.html

Questa tecnologia unica consente al prodotto di ottenere una produzione di massa stabile e a basso-costo e il suo vantaggio in termini di costi deriverà da due aspetti: primo, la velocità di produzione del materiale stesso e l'elevata porosità, che consente di risparmiare materiali e ridurre il peso; Il secondo è la diminuzione dei costi complessivi di produzione e di prestazione delle batterie da esso determinata (quasi senza la necessità di apparecchiature per terminali negativi, siti e investimenti di processo), che travolgerà l’intero settore degli elettrodi negativi delle batterie.

L’impatto sul settore delle batterie

1. Accelerare la commercializzazione della tecnologia "nessun elettrodo negativo/pochi elettrodi negativi": fornire la soluzione materiale di base più critica per questo promettente percorso tecnologico ad alta- densità di energia, rendendo batterie con densità di energia di 500 Wh/kg e superiori una realtà all'interno delle capacità dei sistemi e delle apparecchiature esistenti.

2. Promuovere scoperte rivoluzionarie nelle prestazioni delle batterie agli ioni di sodio: fornire una nuova piattaforma per la progettazione di elettrodi negativi di sodio, che dovrebbe risolvere i problemi di capacità del materiale a basso contenuto di carbonio e di grande espansione di volume dei materiali in lega negli elettrodi negativi di sodio, migliorando ulteriormente la densità di energia e la durata del ciclo delle batterie al sodio e migliorando notevolmente la loro competitività rispetto alle batterie al litio.

3. Rimodellamento dei processi di produzione delle batterie: potrebbe richiedere lo sviluppo di nuovi sistemi di riempimento con impasto liquido per elettrodi, tecnologie di pressatura a rulli e persino dare origine a un processo di produzione completamente nuovo di "integrazione dell'elettrodo del collettore di corrente".

L’impatto sull’industria del foglio

1. Il passaggio da "merce" a "prodotto tecnologico": i collettori di fluidi non sono più solo lamiere standardizzate, ma sono diventati prodotti barriera ad alta-tecnologia con microstrutture complesse e funzioni personalizzate. Il focus del valore del settore si sposterà dalle semplici commissioni di elaborazione ai premi tecnologici.

2. Innescare un nuovo round di competizione tecnologica: i tradizionali giganti del foglio come Nord e Jiayuan dovranno affrontare enormi sfide e dovranno investire in ricerca e sviluppo per dare seguito a tecnologie simili di collettori di corrente porosa, altrimenti dovranno affrontare il rischio di perturbazioni del mercato.

3. Ricostruzione della catena industriale: i produttori di apparecchiature a monte devono sviluppare apparecchiature in grado di produrre schiuma metallica ultrasottile e ad elevata porosità; Le fabbriche di batterie a valle devono rivalutare la propria catena di fornitura e legarsi profondamente in anticipo ai fornitori di fogli con capacità di innovazione fondamentali.

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I collettori di corrente tridimensionali rappresentano una direzione importante per lo sviluppo del settore delle batterie e la tecnologia dei collettori di corrente tri- costituisce la garanzia tecnica per la commercializzazione di batterie al silicio-carbonio, al litio allo stato solido e alle avanzate batterie agli ioni di litio-.

Le sei principali direzioni di applicazione dei collettori di corrente tridimensionali sono: nessun elettrodo negativo/autogenerazione, stato solido/semi-solido, supercondensatore/condensatore a secco, elettrodo negativo al carbonio di silicio, scheletro forte conduttivo secco, conduttività termica/capacità termica/adsorbimento/filtrazione.

Alto legame/bassa impedenza/alto ingrandimento/resistenza alle basse temperature

Incorporamento e penetrazione di materiali attivi per prevenire il distacco, prolungare la durata della batteria, stabilizzare il ciclo, aumentare l'area di contatto dell'elettrodo elettrolita, ridurre la resistenza al trasferimento di carica, collegare su e giù, raddoppiare l'area di trasporto conduttiva e ridurre l'impedenza

Ridurre la densità di corrente e guidare la soppressione dei dendriti

Ritardante di fiamma, cambiamento di fase, resistenza di sicurezza PTC, ceramica, anti-corrosione, affinità del sodio (come zinco, argento), affinità del litio (come stagno), accelerazione ionica e altri primer di sicurezza, disperdendo e riducendo parzialmente la densità di corrente nel punto di puntura dell'ago, guidando la crescita laterale nel foro del ramo del cristallo ed evitando la perforazione verticale del diaframma

Batteria al sodio/litio: nessun elettrodo negativo/autogenerato

Ottimizzazione dei sistemi di carbonio poroso, VGCF, COFS. Il design a gradini del rivestimento inferiore in nanotubi di carbonio whisker è diventato un materiale fondamentale per la "tecnologia senza elettrodi negativi/autogenerazione" delle batterie al sodio e al litio, migliorando notevolmente la densità energetica e favorendo lo sviluppo della tecnologia senza elettrodi negativi

Ricarica e scarica rapida multicanale ionico multi-

Migliorare significativamente l'efficienza iniziale, aumentare la capacità superficiale, formare una rete tridimensionale interconnessa di micropori, infiltrarsi ed evitare aree secche locali, accelerare la migrazione degli ioni (aumentare in modo significativo i canali di infiltrazione degli elettroliti) e adattarsi alla carica e alla scarica rapida

Materiale in lamina solida/asciutta

La formazione diretta di piastre polari (come trafilatura e spruzzatura) riduce notevolmente la difficoltà di formazione del film di fibrosi PVDF/PTFE, con connessioni superiori e inferiori all'interno e all'esterno, elevata resistenza, bassa resistenza e nessuna necessità di trasferimento secondario al materiale della lamina

Doppio scheletro conduttivo di espansione tampone

Fornire forti scheletri di espansione di carbonio silicio, carbonio fosforo e alto contenuto di silicio, esplorare nuovi percorsi tecnologici per la deposizione diretta di silicio e rivestimento di carbonio, alleviare i problemi di fessurazione da espansione e supportare progetti di elettrodi più spessi (elevata capacità di carico) con eccellenti capacità di trasporto ionico

I pori sono fini e uniformi, con una dimensione media dei pori di 40/50um. Il prodotto di nuova generazione ha una dimensione media dei pori di 21 um ed è stato prodotto in serie-; Piccola variazione nella resistenza alla trazione; Non è necessaria la passivazione secondaria, questa tecnologia ha una bassa resistenza interna, nessun punto di ossidazione e nessun problema chimico/termico

Tracce di agenti residui e passivanti; Come il materiale in lamina originale, può essere utilizzato a diretto contatto.

La lamina microporosa in schiuma non rappresenta un semplice miglioramento del processo, ma un'innovazione dello strato inferiore del sistema di materiali. Colpisce esattamente il cuore dello sviluppo della tecnologia delle batterie di prossima-generazione, fornendo una soluzione creativa al problema dell'elettrodo negativo di lunga data-nel settore.

Sebbene l'affidabilità, la coerenza e i dati ciclici a lungo-termine della sua applicazione su larga-scala debbano ancora essere testati dal mercato, la sua comparsa ha senza dubbio sganciato una "bomba in acque profonde" per i settori delle batterie e dei fogli. Ci dice che le scoperte tecnologiche spesso derivano dal ripensamento dei principi fondamentali della logica. Mentre l'attuale collettore passa dal bi-dimensionale al tridimensionale-, le speciali tecnologie adesive e di sinterizzazione del rame sviluppate contemporaneamente stanno aprendo un nuovo e vasto "cielo stellato" nel futuro delle batterie.