Na honderden intelligente en gerichte 'trial and error'-onderzoek en -ontwikkeling zijn we met succes begonnen met de productie van ultra-dunne microporeuze schuimkoperfolie (10-20 μm, porositeit 90%) en ultra-dunne microporeuze schuimaluminiumfolie (15-30 μm, porositeit 85%) voor monsterlevering. Dit product, met zijn ontwrichtende structurele kenmerken, kreeg bij de lancering onmiddellijk aanbestedings- en testopdrachten van topbatterijfabrikanten, wat aangeeft dat het een sleutelrol zou kunnen spelen in de volgende generatie batterijtechnologie, vooral op het geavanceerde gebied van "natrium-/lithiumbatterijen met minder negatieve elektroden/zelf gegenereerde negatieve elektroden".
Wat is "microporeuze schuimfolie"? Welke kernpijnpunten lost het op?
Traditionele stroomcollectoren (aluminiumfolie met positieve elektrode, koperfolie met negatieve elektrode) zijn dichte metaalfolies waarvan de belangrijkste functie het verzamelen en geleiden van elektronen is. De microporeuze schuimfolie kan worden opgevat als een "driedimensionaal poreus geleidend raamwerk"-type collector.
De belangrijkste voordelen liggen in:
1. Ultrahoge porositeit (85% -90%): betekent dat het overgrote deel van het volume leeg is, wat een enorme ruimte en capaciteit biedt voor het vullen van actieve stoffen.
2. Ultradun en sterk: met behoud van een extreem dunne dikte kan de drie- structuur in combinatie met een geleidend microcoatingkleefsysteem met hoge rek bij breuk beter presteren dan de mechanische sterkte en flexibiliteit van traditionele foliematerialen.
3. Enorm specifiek oppervlak: in combinatie met geordend en sterrenachtig schuim maakt de drie-netwerkstructuur het oppervlak veel groter dan dat van twee- vlakke folie, waardoor de contactimpedantie en stroomdichtheid worden verminderd.
4. Geschikte poriegrootte en afstandsbereik: deze kenmerken lossen de belangrijkste pijnpunten op van de huidige batterijtechnologieroute van "weinig negatieve elektroden/zelf gegenereerde negatieve elektroden" tegen lage kosten, terwijl een ultra-hoge energiedichtheid wordt nagestreefd. Het kan de capaciteit, snelheidsprestaties en levensduur van de batterij garanderen zonder de noodzaak van bestaande natriumbatterijen, harde koolstof en lithiumbatterijen.
Revolutionaire toepassingsmogelijkheden op het gebied van "minder negatieve elektroden/zelf gegenereerde negatieve elektroden"
De "minder negatieve elektrode"-technologie heeft tot doel het gebruik van negatieve elektrodematerialen vóór lithiatie/pre-sodiatie aanzienlijk te verminderen; De "zelf gegenereerde negatieve elektrode" is radicaler en wordt meestal gemonteerd zonder negatieve elektrode of met slechts een zeer dunne speciale zaadlaag. Metaalionen worden tijdens de eerste lading verkregen uit de positieve elektrode, en een laag negatieve elektrode wordt "zelf gegenereerd" op de stroomcollector van de negatieve elektrode. De schuimfolie biedt een ideale anodebasis voor deze twee technologieën.
1. Natriumionbatterij: ingenieuze toepassing van aluminiumschuimfolie
Traditioneel ondergaan aluminium en natrium legeringsreacties bij lage potentiaal, dus koperfolie wordt vaak gebruikt als stroomcollector voor natrium-negatieve elektroden. Hoewel de speciale zaadlaag en de geleidende koolstofcoatinglaag dit probleem gedeeltelijk kunnen oplossen, heeft de opkomst van aluminiumschuimfolie een nieuw idee geopend voor het ontwerp van een natrium-negatieve elektrode.
1.1 Als gastheer van de "zelf gegenereerde negatieve elektrode": de ultra-dunne schuimaluminiumfolie zelf kan als negatieve collector worden gebruikt. De enorme drie{3}}ruimte en het specifieke oppervlak kunnen op efficiënte wijze het natriummetaal opnemen dat tijdens het eerste ladingsontladingsproces wordt neergeslagen. Deze structuur kan de stroomdichtheid effectief verspreiden, de dendrietgroei onderdrukken en de veiligheid vergroten.
1.2 Perfecte combinatie met poreuze koolstofmaterialen: uitstekende poriegrootte en uniformiteit, en ultra-hoge porositeit, geschikt voor microgegalvaniseerde, vertinde, vernikkelde VGCF (dampgegroeide koolstofvezel), koolstofbuizen van kristalkwaliteit en andere poreuze koolstofseries, schuimaluminiumfolie kan een krachtig "actief raamwerk" worden.
Bijvoorbeeld gegalvaniseerde en vertinde schuimaluminiumfolie: gegalvaniseerd is een uitstekend natriumionanodemateriaal, dat micro-geplateerd is op het schuimaluminiumframe om een hoogwaardige anode te vormen- die geleidbaarheid, natriumaffiniteit en lithiumaffiniteitsbuffervolume-expansie integreert, en een natriumopslagplaats biedt.
1.3 VGCF/kristalkwaliteit koolstofbuiscomposietschuimfolie: deze koolstofmaterialen met een hoog specifiek oppervlak en een stabiele structuur worden gevuld of gegroeid in de drie- dimensionale kanalen van de schuimfolie om een uitstekend geleidend netwerk en ionentransmissiekanaal te bouwen, wat de capaciteit en cyclusstabiliteit van de negatieve elektrode aanzienlijk verbetert.
1.4 Het unieke gesinterde schuimkoper en microporeus koper vormen nano-mesoporiën op de binnen- en buitenwanden, waarbij het specifieke oppervlak veel groter is dan dat van de negatieve elektrode van silicium en de negatieve elektrode van lithiummetaal (moeilijke stabiliteit) (groot uitzettingsprobleem). schuimkoper combineert de kopersintertechnologie perfect op basis van zijn unieke microporeuze technologie.
2. Lithiumbatterij: de lithiumvrije anode van schuimkoperfolie is "vakkundig gecombineerd"
In de technologie van lithiumbatterijen zonder negatieve elektrode is de waarde van schuimkoperfolie prominenter aanwezig.
Ideaal substraat voor de afzetting van lithiummetaal: in een batterij met niet-negatieve elektrodes moet lithiummetaal tijdens de eerste keer opladen gelijkmatig op de koperfolie worden afgezet. Traditionele gladde koperfolie is gevoelig voor lokale groei van lithiumdendrieten en de vorming van "dood lithium". De drie- poreuze structuur van microporeuze koperfolie van schuim kan lithiummetaal in het gat "opsluiten", een uniforme kiemvorming en afzetting van een ultra- hoog specifiek oppervlak realiseren en de coulomb-efficiëntie en veiligheidsprestaties aanzienlijk verbeteren.
"Ingenieuze combinatie" van koolstofvezel: Zoals u zei, kan koolstofvezel (zoals VGCF-koolstofbuis van kristalkwaliteit) worden gecombineerd met schuimkoper om een lithiumminnend geleidend netwerk in de poriën op te bouwen. Dit netwerk kan niet alleen de uniforme afzetting van lithium begeleiden, maar ook effectief de volumeveranderingen tijdens het laad- en ontlaadproces bufferen, wat een van de belangrijkste technologische wegen is om niet-negatieve lithiumbatterijen met een lange- levensduur te bereiken.
Als versterkend raamwerk van "enkele negatieve elektroden": zelfs als een kleine hoeveelheid silicium-koolstof- of grafiet-negatieve elektrode wordt gebruikt en de slurry ervan in schuimkoperfolie wordt gevuld, kan een dunne negatieve elektrodecoating worden gevormd zonder te barsten, bros te worden en eraf te vallen. Tegelijkertijd zorgt het driedimensionale geleidende netwerk voor uitstekende vergrotingsprestaties, met een dikte van slechts 1/10, 2/100 van het origineel, om een hogere energiedichtheid te bereiken, en heeft het enorme kostenvoordelen.
Bezoek onze productlink voor meer informatie: https://www.lyhsmetal.com/copper/microporous-aluminium-foil.html
Kostenvoordelen en industriële impact na productie op grote schaal-
Deze unieke technologie zorgt ervoor dat het product een stabiele en goedkope massaproductie- kan realiseren, en het kostenvoordeel zal voortkomen uit twee aspecten: ten eerste de productiesnelheid van het materiaal zelf, en de hoge porositeit, waardoor materialen worden bespaard en het gewicht wordt verminderd; De tweede is de daling van de uitgebreide productie- en prestatiekosten van batterijen die hierdoor wordt veroorzaakt (bijna zonder de noodzaak van investeringen in negatieve terminalapparatuur, locaties en processen), die de gehele negatieve-elektrode-industrie van batterijen omver zal werpen.
De impact op de batterij-industrie
1. Het versnellen van de commercialisering van de technologie "geen negatieve elektrode/weinig negatieve elektroden": het bieden van de meest kritische onderliggende materiaaloplossing voor deze meest veelbelovende technologieroute met hoge- energiedichtheid, waardoor batterijen met een energiedichtheid van 500 Wh/kg en meer werkelijkheid worden binnen de mogelijkheden van bestaande systemen en apparatuur.
2. Bevordering van doorbraken in de prestaties van natriumionbatterijen: het bieden van een nieuw platform voor het ontwerp van natrium-negatieve elektroden, dat naar verwachting de problemen van de lage koolstofcapaciteit en de grote volume-uitbreiding van legeringsmaterialen in natrium-negatieve elektroden zal oplossen, waardoor de energiedichtheid en levensduur van natriumbatterijen verder worden verbeterd en hun concurrentievermogen ten opzichte van lithiumbatterijen aanzienlijk wordt verbeterd.
3. Het hervormen van de productieprocessen van batterijen: kan de ontwikkeling vereisen van nieuwe technologieën voor het vullen van elektrodeslurry en rollenpersen, en kan zelfs aanleiding geven tot een volledig nieuw productieproces voor "stroomcollectorelektrode-integratie".
De impact op de folie-industrie
1. De upgrade van 'basisproduct' naar 'technologisch product': vloeistofcollectoren zijn niet langer slechts gestandaardiseerde metalen platen, maar zijn high-technologische barrièreproducten geworden met complexe microstructuren en aangepaste functies. De focus van de industriële waarde zal verschuiven van eenvoudige verwerkingskosten naar technologiepremies.
2. Het ontketenen van een nieuwe ronde van technologieconcurrentie: Traditionele foliereuzen zoals Nord en Jiayuan zullen voor enorme uitdagingen staan en moeten investeren in onderzoek en ontwikkeling om soortgelijke poreuze stroomcollectortechnologieën op te volgen, anders lopen ze het risico van marktverstoring.
3. Reconstructie van de industriële keten: upstreamfabrikanten van apparatuur moeten apparatuur ontwikkelen die in staat is dergelijk ultra-dun schuimmetaal met hoge porositeit te produceren; Stroomafwaartse batterijfabrieken moeten hun toeleveringsketen opnieuw beoordelen en vooraf diepgaande banden aangaan met folieleveranciers met kerninnovatiemogelijkheden.
Bezoek onze productlink voor meer informatie: https://www.lyhsmetal.com/copper/copper-foil/microporous-copper-foil.html
Productafbeeldingen
Microporeuze 3D-koperfolie Microporeuze 3D-aluminiumfolieschuim Microporeuze Cu-folie /Al-folie
Toepassingsrichting
Driedimensionale stroomcollectoren zijn een belangrijke richting voor de ontwikkeling van de batterij-industrie, en driedimensionale stroomcollectortechnologie is de technische garantie voor de commercialisering van silicium-koolstof-, lithium-vaste-- en geavanceerde lithium--ionbatterijen.
De zes belangrijkste toepassingsrichtingen van drie-dimensionale stroomcollectoren zijn: geen negatieve elektrode/zelfopwekking, vaste/half-vaste toestand, supercondensator/droge condensator, siliciumkoolstof-negatieve elektrode, droog geleidend sterk skelet, thermische geleidbaarheid/warmtecapaciteit/adsorptie/filtratie.
Hoge binding/lage impedantie/hoge vergroting/lage temperatuurbestendigheid
Het inbedden en doordringen van actieve materialen om losraken te voorkomen, de levensduur van de batterij te verlengen, het fietsen te stabiliseren, het contactoppervlak van de elektrode te vergroten, de weerstand tegen ladingsoverdracht te verminderen, op en neer te verbinden, het geleidende draaggebied te verdubbelen en de impedantie te verminderen
Vermindering van de stroomdichtheid en geleidende dendrietonderdrukking
Vlamvertragend, faseverandering, PTC-weerstandsveiligheid, keramiek, anti-corrosie, natriumaffiniteit (zoals zink, zilver), lithiumaffiniteit (zoals tin), ionversnelling en andere veiligheidsprimers, gedeeltelijk dispergerende en verminderende stroomdichtheid bij het prikpunt van de naald, geleiden laterale groei in het kristaltakgat en voorkomen verticaal doorboren van het diafragma
Natrium-/lithiumbatterij: geen negatieve elektrode/zelf gegenereerd
Het optimaliseren van poreuze koolstofsystemen, VGCF, COFS, Het getrapte ontwerp van de bodemcoating van koolstofnanobuisjes is een belangrijk foliemateriaal geworden voor de "geen negatieve elektrode / zelfopwekkingstechnologie" van natrium- en lithiumbatterijen, waardoor de energiedichtheid aanzienlijk wordt verbeterd en wordt geholpen bij de ontwikkeling van geen negatieve elektrodetechnologie
Ionische meer-kanaals snel opladen en ontladen
Verbeter de initiële efficiëntie aanzienlijk, vergroot de oppervlaktecapaciteit, vorm een drie-dimensionaal, onderling verbonden netwerk van microporiën, infiltreer en vermijd lokale droge gebieden, versnel de ionenmigratie (vergroot de infiltratiekanalen van elektrolyten aanzienlijk) en pas je aan aan snel opladen en ontladen
Stevig/droog foliemateriaal
Het direct vormen van polaire platen (zoals trekken en spuiten) vermindert de moeilijkheid van de vorming van PVDF/PTFE-fibrosefilm aanzienlijk, met bovenste en onderste verbindingen binnen en buiten, hoge sterkte, lage weerstand en geen noodzaak voor secundaire overdracht op het foliemateriaal
Bufferexpansie geleidend dubbelskelet
Zorg voor sterke expansieskeletten van siliciumkoolstof, fosforkoolstof en hoog silicium, onderzoek nieuwe technologieroutes voor directe siliciumafzetting en koolstofcoating, verlicht problemen met expansiescheuren en ondersteun dikkere elektrodeontwerpen (hoge belastingscapaciteit) met uitstekende ionentransportmogelijkheden
De poriën zijn fijn en uniform, met een gemiddelde poriegrootte van 40/50um. Het product van de volgende generatie heeft een gemiddelde poriegrootte van 21 µm en is in massa geproduceerd-; Kleine variatie in treksterkte; Er is geen secundaire passivatie nodig, deze technologie heeft een lage interne weerstand, geen oxidatievlekken en geen chemische/thermische problemen
Rest- en passivatiemiddelsporen; Net als het originele foliemateriaal kan het in direct contact worden gebruikt.
Conclusies
Microporeuze schuimfolie is geen eenvoudige procesverbetering, maar een onderste laaginnovatie van het materiaalsysteem. Het raakt precies de keel van de ontwikkeling van de volgende- generatie batterijtechnologie, en biedt een vindingrijke oplossing voor het al lang- bestaande probleem met negatieve elektrodes in de industrie.
Hoewel de betrouwbaarheid, consistentie en cyclische langetermijngegevens van de grootschalige toepassing- ervan nog door de markt moeten worden getest, heeft de opkomst ervan ongetwijfeld een 'diepwaterbom' laten vallen voor de batterij- en folie-industrie. Het vertelt ons dat technologische doorbraken vaak voortkomen uit het heroverwegen van de meest fundamentele principes van de logica. Terwijl de huidige collector zich verplaatst van twee-dimensionaal naar drie-dimensionaal, openen de tegelijkertijd ontwikkelde speciale lijm- en kopersintertechnologieën ook een nieuwe en uitgestrekte "sterrenhemel" in de toekomst van batterijen.
