ทำอย่างไรให้ความต้านทานของแผ่นขั้วแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนลดลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ?

การลดความต้านทานของแผ่นขั้วแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นงานที่เป็นระบบซึ่งเกี่ยวข้องกับวัสดุ สูตร และกระบวนการผลิต วัตถุประสงค์หลักคือการสร้างเครือข่ายการนำไฟฟ้าอิเล็กตรอนที่มีประสิทธิภาพ สม่ำเสมอ และเสถียร ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงการสัมผัสระหว่างพื้นผิวของตัวรวบรวมกระแสและสารเคลือบ

ต่อไปนี้เป็นกลยุทธ์ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วและมีประสิทธิภาพในสี่มิติหลัก

I. การปรับปรุงระบบวัสดุ: การสร้างโครงสร้างนำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ

การเลือกและการผสมสารนำไฟฟ้าเป็นปัจจัยที่มีอิทธิพลโดยตรงที่สุดต่อความต้านทานของแผ่นขั้ว

• 1.1 การให้ความสำคัญกับสารนำไฟฟ้าที่มีอัตราส่วนสูง:

  เมื่อเทียบกับคาร์บอนแบล็คแบบดั้งเดิมแบบศูนย์มิติ (เช่น Super P) ท่อนาโนคาร์บอนแบบหนึ่งมิติ (CNTs) และกราฟีนแบบสองมิติ สามารถสร้างสะพานนำไฟฟ้าแบบ "จุด-เส้น-ระนาบ" ระหว่างอนุภาคที่ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น การทดลองแสดงให้เห็นว่าแผ่นขั้วที่ใช้ CNTs มีความต้านทานจำเพาะและความต้านทานภายในต่ำกว่าแผ่นที่ใช้ Super P อย่างมีนัยสำคัญ โครงสร้างที่ยืดหยุ่นและเป็นแผ่นของกราฟีนช่วยให้สามารถสร้างระนาบนำไฟฟ้าที่ต่อเนื่อง ลดความต้านทานจำเพาะได้ดียิ่งขึ้น

• 1.2 การใช้สารนำไฟฟ้าแบบผสม:

  การผสมวัสดุนำไฟฟ้าที่มีมิติแตกต่างกัน เช่น คาร์บอนแบล็ค, CNTs และกราฟีน สร้างผลเสริมฤทธิ์กัน สิ่งนี้ส่งผลให้เกิดเครือข่ายนำไฟฟ้าที่ครอบคลุมและหนาแน่นกว่าการใช้สารนำไฟฟ้าเพียงชนิดเดียว

• 1.3 การสำรวจสารยึดเกาะนำไฟฟ้า:

  แม้ว่าสารยึดเกาะโดยทั่วไปจะเป็นฉนวน แต่สารยึดเกาะนำไฟฟ้าแบบใหม่ (เช่น กรดโพลีอะคริลิก [PAA] หรือสารยึดเกาะแบบผสมที่มีอนุภาคที่นำไฟฟ้า) สามารถให้การนำไฟฟ้าได้ในขณะที่ทำหน้าที่ยึดเกาะ การวิจัยบ่งชี้ว่าสารยึดเกาะที่ใช้ PAA สามารถลดทั้งความต้านทานปริมาตรและความต้านทานแผ่นของขั้วลบได้ 20% ถึง 50%

II. การควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการ: การปรับปรุงโครงสร้างจุลภาค

กระบวนการผลิตเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพที่แท้จริงของการสร้างเครือข่ายนำไฟฟ้า

• 2.1 การปรับปรุงปริมาณและการกระจายตัวของสารนำไฟฟ้า:

  มี "จุดที่เหมาะสม" สำหรับปริมาณของสารนำไฟฟ้า ในการทดลองหนึ่ง การเพิ่มปริมาณสารนำไฟฟ้าจาก 0.5% เป็น 1.5% ส่งผลให้ความต้านทานจำเพาะของขั้วลดลงอย่างมาก อย่างไรก็ตาม เกิน 1.5% ความต้านทานก็หยุดลดลง หรือแม้กระทั่งเพิ่มขึ้น เนื่องจากการจับตัวเป็นก้อน ในขณะเดียวกัน กระบวนการผสมต้องได้รับการปรับปรุงเพื่อให้แน่ใจว่าสารนำไฟฟ้ากระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ เพื่อป้องกันความต้านทานสูงเฉพาะที่ที่เกิดจากการจับตัวเป็นก้อน

• 2.2 การปรับปรุงกระบวนการรีด:

  การรีดช่วยเพิ่มการสัมผัสระหว่างอนุภาค การเพิ่มอุณหภูมิการรีดปานกลางจะทำให้สารยึดเกาะอ่อนตัวลง ช่วยให้คาร์บอนนำไฟฟ้าเกาะติดกับอนุภาคที่ใช้งานได้ดีขึ้น และสร้างเครือข่ายนำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น การศึกษาชี้ให้เห็นว่าการเพิ่มอุณหภูมิการรีดสามารถลดความต้านทานจำเพาะของขั้วบวกได้อย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นของการอัดที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดการแตกหักของอนุภาคหรือขัดขวางช่องทางการไหลของไอออน ดังนั้นจึงต้องสร้างสมดุลระหว่างการนำไฟฟ้าอิเล็กตรอนและการขนส่งไอออน

  เครื่องรีดแผ่นขั้วแนวตั้งแบบให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า ACEY-HRP100เครื่องรีดแผ่นขั้วได้รับการออกแบบมาเป็นหลักสำหรับการรีดวัสดุแบตเตอรี่ โลหะมีค่าปริมาณเล็กน้อย เช่น ทองและเงิน และโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น ทองแดงและอลูมิเนียม ภายใต้อุณหภูมิที่ควบคุมได้ในสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการ ความหนาของการรีดสามารถปรับได้ และการทำงานทำได้ง่าย เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำให้แผ่นขั้วแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนบางลงและหนาแน่นขึ้น ซึ่งใช้ในการใช้งานพลังงานสะอาด

  

• 2.3 การควบคุมอัตราส่วนสารนำไฟฟ้าต่อสารยึดเกาะ:

  ในการออกแบบขั้วที่หนา การลดอัตราส่วนสารยึดเกาะต่อสารนำไฟฟ้าอย่างเหมาะสมจะช่วยรักษาการเข้าถึงรูพรุนภายในโดเมนสารนำไฟฟ้า-สารยึดเกาะ (CBD) ซึ่งจะช่วยลดความต้านทานอิเล็กตรอนโดยไม่กระทบต่อความสามารถในการขนส่งไอออน

III. วิศวกรรมพื้นผิว: การลดความต้านทานการสัมผัส

ความต้านทานการสัมผัสระหว่างสารเคลือบอนุภาคที่ใช้งานและตัวรวบรวมกระแสไฟฟ้า constitutes ส่วนสำคัญของความต้านทานขั้วไฟฟ้ารวม

• 3.1 การใช้ตัวรวบรวมกระแสที่เคลือบด้วยคาร์บอน:

  การเคลือบพื้นผิวของฟอยล์อลูมิเนียมหรือทองแดงด้วยชั้นคาร์บอนนำไฟฟ้าบางๆ (เช่น ฟอยล์อลูมิเนียมเคลือบด้วยคาร์บอน) เป็นหนึ่งในวิธีการอุตสาหกรรมที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการลดความต้านทานการสัมผัส ชั้นคาร์บอนนี้ช่วยเพิ่มการสัมผัสระหว่างพื้นผิวของตัวรวบรวมกระแสและอนุภาคที่ใช้งานได้อย่างมาก โดยให้เส้นทางที่สม่ำเสมอสำหรับการไหลของอิเล็กตรอน กรณีศึกษาแสดงให้เห็นว่าวิธีการนี้สามารถลดความต้านทานการสัมผัสได้ 40% และช่วยลดการใช้สารยึดเกาะได้

• 3.2 การใช้การเคลือบกราฟีน:

  การสร้างชั้นเคลือบกราฟีนที่มีความหนาน้อยกว่า 1 ไมโครเมตรบนพื้นผิวของตัวรวบรวมกระแสไฟฟ้า ใช้ประโยชน์จากการนำไฟฟ้าแบบสองมิติที่ยอดเยี่ยมของวัสดุเพื่อลดความต้านทานระหว่างพื้นผิวได้อย่างมาก ในขณะเดียวกันก็เพิ่มการยึดเกาะของอนุภาคที่ใช้งาน

เกี่ยวกับเรา

Acey New Energyเป็นผู้ผลิตเทคโนโลยีขั้นสูงที่เชี่ยวชาญด้านการวิจัยและพัฒนาและอุปกรณ์อัจฉริยะสำหรับอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ก่อตั้งขึ้นในปี 2009 ด้วยประสบการณ์กว่า 17 ปี เรานำเสนอโซลูชันที่สมบูรณ์ตั้งแต่การวิจัยในห้องปฏิบัติการ การผลิตนำร่อง ไปจนถึงการประกอบชุดแบตเตอรี่ เราสามารถให้การสนับสนุนแบบครบวงจร ครอบคลุมการออกแบบผังโรงงาน การวิจัยและพัฒนาและผลิตอุปกรณ์ การติดตั้งและทดสอบการใช้งาน ณ สถานที่ และการฝึกอบรมการปฏิบัติงาน