Kāpēc alumīnija folija tiek izmantota kā katoda strāvas savācējs
Litija{0}}jonu šūnā pozitīvā elektroda pārklājums tiek uzklāts uz plānas alumīnija folijas, kas pārvadā elektronus starp aktīvo materiālu un ārējo ķēdi. Alumīnijs ir izvēlēts katoda pusei, jo uz tās virsmas spontāni veidojas kompakta pasīvā oksīda plēve, kas saglabājas stabila pie lādēta elementa augstajiem potenciāliem, aptuveni 3,0–4,2 V pret Li/Li+. Varš ātri izšķīst pie tāda paša potenciāla, tāpēc tas ir rezervēts anoda pusei. Pasīvā plēve ir tikai dažus nanometrus bieza, tāpēc tā aizsargā metālu, nepievienojot izmērāmu kontakta pretestību.
Pozitīvais elektrods veido lielāko daļu gan šūnu masas, gan šūnu izmaksās, un pozitīvā un negatīvā elektroda materiāla masas attiecība parasti ir no 3:1 līdz 4:1. Tas nozīmē, ka folija aiz pārklājuma tieši ietekmē enerģijas blīvumu, pārklājuma iznākumu un cikla ilgumu. Biezuma viendabīgums, virsmas tekstūra, stiepes izturība un atlikušais piesārņojums ietekmē to, cik vienmērīgi virca samitrina virsmu un to, kā gatavais elektrods darbojas pēc tūkstošiem ciklu.
Sakausējuma kategorijas, ko parasti izmanto akumulatora folijai
Akumulatora katoda folija ir ražota no augstas -tīrības pakāpes, termiski neapstrādājamiem- sakausējumiem. Šo sakausējumu ķīmiskā sastāva ierobežojumi ir publicēti standartos EN 573-3, ISO 209 un GB/T 3190, un tie paši četrciparu apzīmējumi ir atzīti visā pasaulē.
| Sakausējums | Alumīnija saturs / galvenais papildinājums | Parasts temperaments | Tipisks katoda mērītājs | Tipiska loma |
|---|---|---|---|---|
| 1060 | 99,60% Al minimums | H18, O | 12-20 µm | Standarta izvēle ar labu vadītspēju un izmaksu līdzsvaru |
| 1070 | 99,70% Al minimums | H18 | 10-16 µm | Augstāka tīrība un zemāka pretestība |
| 1235 | 99,35% Al minimums | H18, O | 12-20 µm | Izmanto vietās, kur spēks ir svarīgāks par tīrību |
| 1100 | 99,00% Al ar vara piedevu | H18 | 14-20 µm | Lielāka izturība, nedaudz zemāka vadītspēja |
| 1050 | 99,50% Al minimums | H18, O | 12-20 µm | Alternatīva 1060 vairākos tirgos |
Lielākā daļa enerģijas elementu izmanto katoda kolektoru, kura biezums ir no 9 līdz 20 µm, savukārt lielas -jaudas šūnas bieži pārvietojas līdz 12–15 µm, lai samazinātu iekšējo pretestību. Salīdzinājumam, anoda pusē tiek izmantota aptuveni 6–10 µm vara folija.
Mehāniskās, elektriskās un virsmas prasības
Tālāk norādītās prasības atspoguļo tipisku komerciālu produktu, nevis garantēto līguma minimumu; katrs šūnu ražotājs papildus tiem nosaka savu pirkuma specifikāciju.
Mērinstruments un profils:9–20 µm nominālais, ar lokālo biezuma novirzi, kas parasti tiek uzturēta aptuveni ±3% robežās visā tīklā.
Stiepes izturība:aptuveni 150-200 MPa 1060 vai 1070 H18 temperatūrā. Mīkstās O temperatūras kategorijas ir daudz zemākas un tiek izvēlētas tikai tur, kur dominē formējamība.
Pagarinājums:2–4% vai vairāk H18, kas ir pietiekami, lai izturētu pārklājuma spriegojumu bez auduma plīsumiem.
Elektriskā vadītspēja:parasti 60-62% IACS 1060, kas atbilst pretestībai tuvu 2,8 mikroomu centimetriem. Augstāka tīrības pakāpe 1070 atrodas šīs joslas augšējā galā.
Virsma:ir izplatīta viena matēta, adhēzijai -draudzīga virsma un viena gludāka virsma, un virsmas enerģijai ir jāļauj vienmērīgi samitrināt šķīdinātāju-suspensiju.
Tīrība:zems velmēšanas eļļas atlikums, bez redzamiem ieslēgumiem, kontrolēts caurumu skaits un malas bez spraugām.
Plakanums:nav grumbu vai malu viļņu, jo vaļīgās vietas izkropļo pārklājuma spraugu un rada mērierīces izmaiņas.
Gatavās folijas stiepes pārbaude parasti tiek veikta saskaņā ar GB/T 228.1 aprakstīto telpas -temperatūras metodi, savukārt velmētu lokšņu un sloksņu izmēru pielaides tiek ņemtas no ASTM B209, EN 485-2 vai GB/T 3880 saimēm un pēc tam tiek pielāgotas folijas mērierīcēm, vienojoties piegādātājam un šūnu ražotājam.
No velmētavas līdz pārklātam elektrodam
Katoda foliju ražo ar nepārtrauktu vai līdzstrāvas liešanu, karsto velmēšanu, auksto velmēšanu un visbeidzot folijas velmēšanu, lai mērītu uz kopu dzirnavām. Galīgā atlaidināšana nosaka rūdījumu un virsmas stāvokli: pilnībā mīksta atlaidināšana rada O rūdījumu, savukārt H18 produkts saglabā lielāko daļu sava darba cietības. Tīros apstākļos notiek griešana, jo smalki metāliski gruveši ir īssavienojuma risks-gatavā šūnā.
Elektrodu izgatavošana sākas, tiklīdz tiek piegādāta spole. Aktīvo materiālu, piemēram, litija dzelzs fosfātu vai slāņainu niķeļa-kobalta-mangāna oksīdu, sajauc ar saistvielu un vadošu oglekli šķīdinātājā, pārklāj vienu vai abas virsmas, žāvē, kalandrē līdz mērķa porainībai un sagriež elektrodu sloksnēs. Pašus aktīvos pulverus izgatavo ar augstas-temperatūras kalcinēšanu, parasti 600–800 grādu diapazonā, taču šis solis attiecas uz pulvera sintēzi un nekad neietver kolektora foliju. Elektrodu izgatavošanas laikā folija redz tikai mērenu žūšanas temperatūru, tāpēc tās temperatūrai un līdzenumam šajā logā jāpaliek stabilam.
Atlases un kvalitātes kontroles kontrolsaraksts
Šūnu dizaineri saskaņo foliju ar ķīmiju un šūnu formātu. Augsta-niķeļa slāņa oksīdi, kas sablīvēti līdz augstam blīvumam, prasa plakanāku un izturīgāku foliju, kas iztur kalandrēšanas spriegumu, savukārt lētākas-dzelzs fosfāta konstrukcijas pieļauj nedaudz platāku logu. Maisiņu šūnas īpaši uzsver virsmu, kurā nav caurumu, un cilindriskās šūnas ir jutīgākas pret urbuma augstumu un izciļņu metināšanas kvalitāti.
Pārbaudiet katru piegādi saskaņā ar dzirnavu sertifikātu sakausējuma, rūdījuma, mērierīces un mehāniskajām vērtībām.
Pārbaudiet biezuma profilu visā tīklā, ne tikai gar centra līniju.
Izmēriet mitrināmību un saskares pretestību paraugiem, kas ņemti no abām pusēm un abiem spoles galiem.
Kontrolētā apgaismojumā pārbaudiet, vai nav caurumu, eļļas traipu, iespiedumu un malu urbumu.
Nepieciešamas konsekventa garuma lielas spoles bez savienojuma-, lai pārklājuma līnijas nobrauktu līdz tīkla beigām.
FAQ
J: Kāpēc katodam tiek izmantota alumīnija folija un anoda varš?
Alumīnijs pasivējas un paliek stabils pie augsta pozitīvā elektroda potenciāla, tuvu 3,0–4,2 V pret Li/Li+, kur varš varētu korodēties. Varš tiek izmantots negatīvajā pusē, jo tas ir stabils zemā potenciālā, kur alumīnijs tā vietā sakausētu ar litiju.
J. Kāds alumīnija folijas biezums ir normāls litija{0}}jonu katodam?
Lielākā daļa enerģijas elementu izmanto 12-20 µm, savukārt lieljaudas modeļi bieži izvēlas 12–15 µm, lai samazinātu pretestību. Ir pieejama folija, kuras izmērs ir mazāks par 10 µm, taču tai nepieciešama stingrāka apstrāde un pārklājuma kontrole.
J: Vai katoda folijas temperamentam ir nozīme?
Jā. H18 nodrošina izturību, kas nepieciešama, lai izturētu pārklājuma un kalandrēšanas spriegumu, savukārt O temperaments ir mīkstāks un vieglāk veidojams, bet daudz vājāks. Izvēlei jāatbilst šūnu formātam un pārklājuma līnijas spriegojumam.
J: Vai akumulatora ražošanas laikā pati alumīnija folija tiek kalcinēta?
Nē. Kalcinēšana attiecas uz aktīvā katoda pulvera sintēzi. Kolektora foliju atkvēlina velmētavā un pēc tam elektrodu pārklāšanas laikā žāvē mērenā temperatūrā.
J: Kā virsmas raupjums ietekmē šūnu veiktspēju?
Kontrolēta matēta virsma uzlabo pārklājuma mehānisko atslēgu un samazina saskares pretestību. Pārāk gludas virsmas izraisa adhēzijas zudumu, savukārt pārmērīgs raupjums vai piesārņojums palielina vietējo pretestību un var radīt karstos punktus.
J: Vai 1100 var izmantot 1060 vietā?
Var, bet vara pievienošana samazina elektrisko vadītspēju un palielina izmaksas, neradot labumu lielākajai daļai šūnu. 1060., 1070. un 1235. klase joprojām ir galvenā izvēle litija -jonu katodu kolektoriem.