Toepassings- en onderzoeksrichtingen van microporeuze folies in de lithium-ionbatterij-industrie

Lithium-ionbatterijen, (super)condensatoren, flexibele elektronica en elektromagnetische afschermingsmaterialen zijn belangrijke toepassingsgebieden voor microporeuze koperfolie. De ontwikkeling ervan wordt aangedreven door opkomende technologieën zoals elektrische voertuigen, opvouwbare telefoonbatterijen en de elektromagnetische afscherming van 5G-basisstations, die een aanzienlijk en snel groeiend deel van de industriële keten innemen.

Momenteel omvatten gebruikelijke processen voor het vervaardigen van microporeuze koperfolie voornamelijk laserboren, mechanisch ponsen, elektrochemisch etsen en oplossingsetsen. Zoals weergegeven in de onderstaande tabel biedt oplossingsetsen duidelijke voordelen bij het vervaardigen van microporeuze koperfolie.

De benaderingen om de specifieke energie van lithium{0}}ionbatterijen te vergroten, omvatten hoofdzakelijk het gebruik van kathode- en anodematerialen met een hogere- capaciteit, dunner scheidingspapier, dunnere koper- en aluminiumfolies en het zoveel mogelijk minimaliseren van andere hulpadditieven.

The undisputed focus of research and development lies in higher-weight-capacity cathode and anode materials (collectively accounting for over 50% of the total weight). Lithium iron phosphate has little potential left to tap, while ternary materials are progressing towards higher nickel content (NCM 111 -> 523 -> 622 -> 811 ->NCA?). Aan de anodekant is de vooruitgang grotendeels afhankelijk van de rijping van silicium-koolstofmaterialen. Hoe zit het met hun hoge uitzettingscoëfficiënt? Hoe zit het met een onvoldoende levensduur van de cyclus? Een andere methode is het gebruik van dunner scheidingspapier, maar scheiders nemen slechts 4-5% van het batterijgewicht voor hun rekening, en te dunne scheiders vergroten het risico op kortsluiting in de kathode-anode, wat vaak resulteert in meer verliezen dan winsten.

Momenteel bedraagt ​​de conventionele koperfoliedikte die wordt gebruikt bij de productie van lithium-ionbatterijen 8 μm ~ 12 μm (6 ~ 7 μm koperfolie wordt al gebruikt in sommige 3C digitale batterijen), en de dikte van aluminiumfolie is 12 μm ~ 20 μm. Als geleidende substraten voor de kathode en anode vormen ze 15%~20% van het gewicht van de lithiumionbatterij. Hoe kunnen we het gewichtsaandeel van koper- en aluminiumfolie verder verlagen om de specifieke energie te stimuleren? Het is onder dergelijke omstandigheden dat microporeuze koper- en aluminiumfolies werden bedacht.

Bestaande specificaties van microporeuze koper-/aluminiumfolies (poriën gecreëerd door mechanische verwerking, waarbij de oorspronkelijke fysieke eigenschappen van de folie behouden blijven, waardoor er geen breuk ontstaat tijdens het coaten, en braam-vrij en- niet lekt)

Bezoek onze productenlink via voor meer informatie over microporeuze aluminiumfolieshttps://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-aluminium-folie.htmlvoor meer informatie

Welke voordelen bieden microporeuze folies bij toepassingen met lithium-ionbatterijen? (Als voorbeeld nemen we microporeuze folie met een porositeit van 17%)

• Verhoogt de specifieke energie van lithium{0}}ionbatterijen direct en effectief: voor folies met dezelfde specificatie vermindert microporeuze folie met een porositeit van 17% het gewicht met 17%; bij dezelfde oppervlaktedichtheid neemt de verdichtingsdichtheid van de kathode en anode toe (aangezien een bepaald actief materiaal de poriën vult).

• Verbetert effectief de snelheid van de lithium{0}}ion-batterij: bij batterijen die conventionele folie gebruiken, diffundeert de migratie van lithium--ionen op een twee- manier langs de folie naar het lipje. Na perforatie verandert het lithium-ionendiffusiepad in drie-dimensionale omnidirectionele penetratie. Bovendien verkleint het grotere contactoppervlak tussen het actieve materiaal dat de poriën binnendringt en de folie de migratieradius van lithium-ionen, waardoor de geleidingsefficiëntie wordt verbeterd. (Persoonlijke mening: het knelpunt dat de prestatie van lithium-ionensnelheid beperkt, ligt niet in de elektronengeleiding, maar in de efficiëntie van de lithium-ionenoverdracht. De toepassing van poreus Ketjen-zwart als geleidend middel in batterijen van het type- levert bijvoorbeeld betere experimentele resultaten op dan niet-poreuze geleidende middelen.)

• Vermindert effectief de interne weerstand van lithium{0}}-ionbatterijen: vergelijkende tests met identieke foliematerialen tonen aan dat gelijktijdig gebruik van geperforeerde koper- en aluminiumfolies de interne weerstand met 8%---20% kan verminderen.

Aangenomen wordt dat de theoretische basis het gecombineerde effect is van een groter contactoppervlak tussen de geleidende folie en de actieve materialen, gekoppeld aan een vermindering van de interne weerstand van de folie. Persoonlijke mening: Als de laagdikte van de kathode/anode-elektrode kleiner is dan de straal van de microporiën van de folie, kan de interne weerstand toenemen; omgekeerd neemt het af. De afstand van de lithiumionen in de buitenste laag van de coating tot het folieoppervlak houdt verband met de snelheidsprestaties. Bij celontwerp kan een hogere oppervlaktedichtheid mogelijk leiden tot lager haalbare snelheidsprestaties.

• Verbetert de efficiëntie van de elektrolytinfiltratie na injectie aanzienlijk en zorgt voor 100% uniformiteit van de infiltratie: in batterijen met conventionele folie diffundeert de elektrolyt en infiltreert longitudinaal van de periferie naar het midden. Na perforatie wordt infiltratie een drie-dimensionaal permeatie-diffusieproces, waardoor de problemen van onvolledige infiltratie in het midden van sommige elektrodeplaten volledig worden geëlimineerd. Binnen de industrie is inconsistente infiltratie geïdentificeerd als een reden voor onvoldoende consistentie tussen individuele cellen.

• Verhoogt de oppervlaktehechting van de folie: door het materiaal in de poriën vormen de coatings aan beide zijden van de kathode/anode-elektrodeplaat een in elkaar grijpende "I--bundel", waardoor de kans op delaminatie van het elektrodemateriaal aanzienlijk wordt verminderd.

• Verbetert de buigflexibiliteit van de elektrodeplaat, waardoor deze beter geschikt is voor flexibele batterijtoepassingen. (Sommige bedrijven hebben het al massaal-geproduceerd voor draagbare lithiumbatterijen, wat aanzienlijke prestatieverbeteringen liet zien.)

• Verbetert de veiligheid van de batterij: tests uitgevoerd door meerdere batterijfabrikanten hebben de rol ervan op het gebied van de veiligheid bevestigd, en de batterij heeft ook testerkenning gekregen van Europese klanten.
• Verhoogt de specifieke energie van lithium{0}}ionbatterijen direct en effectief: voor folies met dezelfde specificatie wordt het gewicht van microporeuze folie verminderd; bij dezelfde oppervlaktedichtheid neemt de verdichtingsdichtheid van kathode en anode toe (aangezien sommige materialen de poriën vullen).
• Verbetert effectief de snelheid van de lithium{0}}ion-batterij: bij batterijen die conventionele folie gebruiken, diffundeert de migratie van lithium--ionen op een twee- manier langs de folie naar het lipje. Na perforatie verandert het diffusiepad van lithium{4}}ionen in drie- dimensionale omnidirectionele penetratie, en het grotere contactoppervlak tussen het materiaal dat de poriën binnendringt en de folie verkleint de migratieradius van lithium-ionen, waardoor de geleidingsefficiëntie wordt verbeterd.
• Vermindert effectief de interne weerstand van lithium{0}}ionbatterijen: het gebruik van microporeuze folie kan de interne weerstand effectief verlagen.
• Verbetert de bevochtigbaarheid van elektrolyten: De efficiëntie van elektrolytinfiltratie na injectie in lithiumbatterijen kan aanzienlijk worden verhoogd, waardoor de productie-efficiëntie mogelijk met meer dan 50% wordt verbeterd, terwijl 100% infiltratie-uniformiteit wordt gegarandeerd.
• Verbetert de hechting van de slurry aan de stroomafnemer: Verhoogt de oppervlaktehechting van de folie. Door het materiaal in de poriën vormen de coatings aan beide zijden van de elektrodeplaat een "H"--vormige in elkaar grijpende toestand, waardoor de kans op delaminatie van het elektrodemateriaal aanzienlijk wordt verkleind.
• Verbetert de buigflexibiliteit van de elektrodeplaat, waardoor deze beter geschikt is voor flexibele batterijtoepassingen.
• Vermindert de vorming van batterijgas: tijdens de verwerking van microporeuze aluminiumfolie ondergaat het folieoppervlak een secundaire reiniging om resterende oliën te verwijderen, waardoor nevenreacties met de elektrolyt worden verminderd.
• Vereist geen wijzigingen aan productieprocessen of apparatuur: Het gebruik van microporeuze folie voldoet aan de eisen van bestaande productieprocessen zoals coaten en kalanderen, zonder dat er aanvullende of vervangen apparatuur nodig is.

Bezoek onze productenlink via voor meer informatie over microporeuze folieshttps://www.lyhsmetal.com/copper/copper-folie/microporeus-koper- folie.htmlvoor meer informatie

• Preventie van coatinglekkage: Tijdens het coatingproces van microporeuze koper-/aluminiumfolie is het essentieel om slurrylekkage door de folieporiën te voorkomen als gevolg van een te lage slurryviscositeit tijdens extrusie/spuiten. Folie met verschillende poriegroottes en porositeitsniveaus hebben verschillende viscositeitseisen voor de slurry. Als we als voorbeeld microporeuze aluminiumfolie met een porositeit van 17% en een poriediameter van 0,35 mm nemen, geven tests aan dat de viscositeit van het kathodemateriaal rond de 8000 mPa·s moet liggen, bij voorkeur niet lager dan 6000 mPa·s. De transportsnelheid moet tijdens het extrusiespuitproces op de juiste manier worden aangepast. (Als de mest te lang blijft zitten, kan er een kleine lekkage naar de andere kant optreden; een snelle droging kan dit oplossen.)
• Braamcontrole tijdens het snijden van elektroden: Ten slotte hopen we dat collega's die al experimenten hebben uitgevoerd met microporeus koper- of aluminiumfolie in lithium{0}}ionbatterijen gegevens kunnen delen en onderling kunnen uitwisselen.
• Aanvullende opmerking: de prestatieverbetering bij het gebruik van microporeuze koperfolie in lithiumcondensatoren, supercondensatoren, Ni-Cd- en Ni-MH-batterijen is zeer aanzienlijk. De reden voor het niet realiseren van grootschalige implementatie- zijn de kosten. Het gebruik van mechanische verwerking voor het creëren van poriën biedt een extreem hoge productie-efficiëntie. Er wordt geschat dat de kosten na massaproductie op grote schaal slechts iets hoger zullen zijn dan die van conventionele dubbelzijdige gladde koperfolie.

Bezoek onze productenlink via voor meer informatie over microporeuze aluminiumfolieshttps://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-aluminium-folie.htmlvoor meer informatie

• Voedingsbatterijen

Gebruikt in nieuwe energievoertuigen, energieopslagcentrales, enz., als kernmateriaal voor de negatieve elektrodestroomcollector in lithiumbatterijen. De microporeuze structuur verbetert de transportefficiëntie van lithium{2}}ionen, vermindert de interne weerstand, voldoet aan hoge- laad-/ontlaadvereisten en verbetert de stabiliteit van de batterijcyclus en de energiedichtheid aanzienlijk.

• Flexibele elektronica

Gebruikt in flexibele printplaten en draagbare circuitsubstraten voor apparaten. Door gebruik te maken van zijn dunne, lichtgewicht en poreuze eigenschappen, past het zich aan scenario's aan waarbij herhaaldelijk buigen en rollen een stabiele circuitgeleiding garandeert en voldoet het aan de flexibele ontwerpvereisten van producten zoals smartwatches en flexibele schermen.

• Elektromagnetische afscherming

Gebruikt in communicatiebasisstations, precisie-instrumenten, militaire elektronica en andere scenario's. De poreuze structuur verbetert de absorptie- en dempingsmogelijkheden van elektromagnetische golven, blokkeert effectief elektromagnetische interferentie en zorgt voor operationele nauwkeurigheid en veiligheid van apparatuur in complexe elektromagnetische omgevingen.

• Componenten voor thermisch beheer

Als kernmateriaal voor warmtedissipatiesubstraten in apparaten met hoog-vermogen versnelt het hoge specifieke oppervlak de warmtegeleiding en -dissipatie. Het is geschikt voor scenario's met een hoge warmtedichtheid, waarbij problemen met oververhitting in chips met hoog-vermogen, LED-verlichting en 5G RF-apparaten worden aangepakt en prestatieverlies wordt voorkomen.

De prestatievoordelen van deze microporeuze koperfolie zijn aanzienlijk en bieden superieure kosten-. Vergeleken met aanverwante producten van toonaangevende bedrijven als Nuode Investment Co., Ltd., Fukuda en Mitsui biedt het brede marktvooruitzichten. Harde technologie brengt nieuwe markten! Nieuwe kansen! Een nieuwe toekomst!

Bezoek onze productenlink via voor meer informatie over microporeuze folieshttps://www.lyhsmetal.com/copper/copper-folie/microporeus-koper- folie.htmlvoor meer informatie