Mis on vaskfoolium?

Mis on vaskfoolium?

Materjal, millest keegi ei räägi enne, kui midagi läheb valesti

Iga liitium{0}}ioonaku sees on vaskfoolium. Teie telefon, sülearvuti ja EV, mis on pargitud väljaspool -, kõik need. Foolium istub grafiitanoodi taga ja teeb ühte tööd: liigutab elektrone sisse ja välja. Mitte glamuurne. Tarnijad ei pea akukonverentsidel peakõnesid. Kuid kui foolium ebaõnnestub, siis kogu rakk ebaõnnestub.

Olen selles valdkonnas töötanud viisteist aastat. Vaskfoolium ei olnud asi, millele ma varakult palju mõelnud. Katoodmaterjalidele pöörati kogu tähelepanu - NCM-i suhtarvud, koobalti hankimine ja muu selline. Foolium oli just seal. Siis hakkasin nägema rakke, mis tulid põllult tagasi vase lahustumisprobleemidega, ja mõistsin, kui vähe enamik insenere sellel liidesel toimuvast tegelikult aru saavad.

Aku -klassi vaskfoolium on enamiku rakenduste jaoks 6–12 mikroni paksune. Mõned tootjad on tõstnud 4,5 mikronini. Inimese juuksekarv on umbes 70 mikronit, et anda teile mastaabitaju.

Kaks võimalust selle tegemiseks. Elektrolüütiline sadestamine - lahustate vase väävelhappes, juhite voolu läbi lahuse ja vaskplaadid pöörlevasse trumlisse. Koorige see ära, rullige kokku. See on 90 pluss protsenti turust. Teine meetod on valtsimine, kus alustatakse vase valuplokiga ja lahjendatakse seda mehaaniliselt läbi korduvate käikude. Rullimine annab teile paremad mehaanilised omadused, kuid maksab rohkem. Enamik rakutootjaid ei taha lisatasu maksta.

Copper Foil

Õhem foolium tähendab rohkem ruumi aktiivsele materjalile samas rakumahus. See on energiatihedus. Viimase kümnendi jooksul tehtud fooliumi tõstmine 8 mikronilt 6 mikronile andis rakutootjatele tõelise tõuke, muutmata nende kujunduses midagi muud. Õhemaks kui 6 mikronit minnes läheb raskemaks. Katmise ajal foolium rebeneb. See kortsub kerimismasinas. Saagikus langeb.

Käisin paar aastat tagasi Jiangsu provintsis asuval katteliinil, kus nad kvalifitseerusid 4,5-mikronilise fooliumiga. Operaatorid pidid liini kiirust 30 protsenti aeglustama, et foolium ei rebeneks. Selle üle ei rõõmustanud keegi. Läbilaskevõime on oluline, kui proovite saavutada kulueesmärke.

Elektrolüütilisel fooliumil on kaks külge. Trumli pool on läikiv ja sile. Teisel pool - matt pool - on rohkem tekstuuri. Katke anoodipulber mattpinnale, kuna karedus aitab nakkuda. Teoreetiliselt piisavalt lihtne. Copper Foil

Kuid pinna karedus on kompromiss. Liiga sile ja kate koorub maha mõnesaja tsükli järel. Liiga kare ja tekivad õhukesed täpid kattesse, kus paljas vask puutub kokku elektrolüüdiga. See on halb. Vask lahustub teatud tingimustel elektrolüüdis, migreerub katoodile, plaadib seal ja lühistab lõpuks elemendi. Olen näinud rakke niimoodi rikkis pärast laos istumist -, isegi mitte jalgrattaga sõitnud, vaid lihtsalt istudes korrodeeruva voolukollektoriga.

Fooliumitarnijad kulutavad kareduse kontrollimiseks palju pingutusi. Lisandite pakendid plaadistusvannis. Post-ravietapid. Mõned tarnijad teevad ka trumli poolel kerget karestamistööd rakenduste puhul, kus mõlemad pooled on kaetud.

Liitium{0}}ioonelementide standardne elektrolüüt on orgaanilistes karbonaatides lahustatud LiPF6. See ei tohiks vaske rünnata. Vask on anoodipotentsiaalidel stabiilne. Kuid alati on niiskusesaaste - miljondikosa, kuid see on olemas. Niiskus reageerib LiPF6-ga, moodustades HF. Vesinikfluoriidhape. Kurb värk. See sööb vaske.

Olen mitu korda uurinud ühte rikkerežiimi: anoodi kate puruneb rattasõidu ajal, paljastab palja fooliumi ja HF läheb tööle. Lahustunud vase ioonid triivivad läbi separaatori, ladestuvad katoodile metallilise vasena ja lõpuks tekib pehme lühis. Võimsuse tuhmumine kiireneb. Mõnikord avanevad rakud. Ühe tagasikutsumise jälitasime halvale fooliumipartiile, mille pinnal oli liiga palju oksiidi - oksiidikiht ei kaitsnud all olevat vaske nii, nagu oleks pidanud.

Tühjendage element alla selle piirpinge ja anoodi potentsiaal tõuseb. Minge piisavalt kaugele ja hakkate vaske elektrokeemiliselt lahustama. See ei ole vastuoluline -, see on dokumenteeritud kirjanduses ja kõik kogenud rakuinsenerid on seda näinud.

Probleem ilmneb järjestikku{0}}ühendatud pakettides, mille rakkude võimsused ei ühti. Kõige nõrgem rakk tühjeneb esmalt, seejärel suunatakse see teiste rakkude poolt tagasi. Pakendidisainerid panid selleks kaitseahelad. Kuid kaitseahelad ebaõnnestuvad mõnikord. Võltsimiskaitse IC-d on tarneahelas reaalne asi. Odavad BMS-plaadid komponentidega, mis ei vasta spetsifikatsioonidele. Olen näinud vase lahustumist pakendites, millel oli väidetavalt tagasipööramiskaitse.

Tulemas on ränianoodid. Kõik teavad, et räni sisaldab massiliselt rohkem liitiumi kui grafiit - umbes kümme korda rohkem. Mida inimesed alati läbi ei mõtle, on see, mida räni praeguse kogujaga teeb.

Räni paisub liitmisel massiliselt. Helitugevuse muutus üle 300 protsendi. Anoodikiht paisub ja tõmbub kokku iga tsükliga. Tavaline vaskfoolium ei olnud sellise mehaanilise pinge jaoks mõeldud. Väsimuse lõhenemine. Delamineerimine. Elektrilise kontakti kaotus. Mõned räni anoodide arendajad töötavad suure-tõmbetugevusega vasesulamite või 3D{10}}struktureeritud fooliumitega, mille poorsus on paisumise vastu{11}}. See on aktiivne piirkond, palju varalist arendust, selget võitjat veel pole.

Üks idufirma, kellega eelmisel aastal rääkisin, kasutas vase{0}}nikli-ränisulamist fooliumi, mille tõmbetugevus kõrgel temperatuuril üle 500 MPa. Kaubandus- oli madalam juhtivus - ehk 60 protsenti puhtast vasest. Nende rakenduse jaoks see töötas. Pole selge, kas see mastaabib.

Copper Foil

Enamik akude vaskfooliumist pärineb käputäielt Hiina, Jaapani ja Korea tootjatelt. Furukawa, Mitsui, Iljin, Tongguan - need nimed kuvatakse tehniliste andmete lehtedel ikka ja jälle. Põhja-Ameerika ja Euroopa rakutootjad tegelevad peamiselt importimisega. Räägitakse fooliumitootmise lokaliseerimisest, kuna piirkondlik aku mahutavus tuleb võrku, kuid selle võime loomine võtab aastaid. Elektrolüütilise fooliumi tootmine on seadmete-mahukas ja teadmus-oluline. Te ei saa lihtsalt masinaid osta ja järgmises kvartalis kvaliteetset fooliumi tarnida.

Hinnakujundus järgib vase kaupade hindu, millele lisandub konverteerimistasu. Õhemad fooliumid nõuavad kõrgemaid konverteerimistasusid, kuna saagikus on väiksem ja kvaliteedikontroll raskem. Seda raskust peegeldab hinnavahe 8 mikroni ja 4,5 mikroni vahel.

Vaskfoolium on mitmel viisil küps komponent. Põhiline tootmistehnoloogia pole aastakümnete jooksul dramaatiliselt muutunud. Kuid spetsifikatsioonid karmistavad, kuna raku jõudlusnõuded tõusevad. Tõmbetugevus, pikenemine, paksuse ühtlus, pinna karedus, korrosioonikindlus - kõik need mõjutavad raku kvaliteeti ja eluiga.

Insenerid, kellega ma töötan, suhtuvad mõnikord fooliumi kui kaubaostmisse. Hankige odavaim tarnija, mis vastab spetsifikatsioonidele ja liikuge edasi. See töötab seni, kuni seda ei juhtu. Paar ppm rohkem niiskust fooliumis, kareduse jaotus veidi väljaspool kontrollpiire, nõrk partii, mis läbis kvaliteedikontrolli, kuna proovivõtuplaan ei olnud piisavalt tihe - mis tahes neist võib ilmneda kuude või aastate pärast põllutõrgetena. Selleks ajaks on juba hilja odavalt parandada.

Vaske ei vaheta niipea keegi välja. Alumiinium ei tööta anoodipotentsiaaliga. Nikkel maksab liiga palju. Polümeersüdamikega komposiitfooliumid on väljatöötamisel, kuid pole -valmis. Vähemalt järgmise kümne aasta jooksul jääb vaskfoolium sinna, kus ta on: igas liitium{5}}ioonelemendis, tehes oma tööd vaikselt, kuni midagi läheb valesti.