Il-fojl tal-aluminju huwa l-kollettur tal-kurrent tal-katodu primarju f'batteriji tal-litju-jone kummerċjali. Madankollu, kolletturi tal-kurrent tal-fojl tal-aluminju konvenzjonali jippreżentaw diversi sfidi, inkluża r-reżistenza tal-kuntatt fl-interface bejn il-fojl riġidu u l-unitajiet tal-materjal attiv tal-katodu, li jwasslu għal reżistenza interfaċjali sinifikanti. Adeżjoni dgħajfa mal-materjal attiv, flimkien ma 'bidliet kontinwi tal-volum ta' l-elettrodu matul iċ-ċikli ta 'ċarġ/skarigu, tista' tikkawża distakkament tal-materjal attiv ("tfarfir"), li tħaffef il-kapaċità ta 'fade u degradazzjoni tal-ħajja. Barra minn hekk, prodotti mid-dekompożizzjoni ossidattiva tal-elettrolit jistgħu jipparteċipaw f'reazzjonijiet elettrokimiċi fuq il-fojl tal-aluminju, u jaċċelleraw il-korrużjoni tiegħu. Biex jiġu indirizzati dawn il-kwistjonijiet, ġew esplorati diversi metodi ta 'modifika għall-fojl tal-aluminju, inkluż inċiżjoni kimika, inċiżjoni elettrokimika, anodizzazzjoni DC, trattament tal-korona, u kisjiet konduttivi (bħal kisjiet tal-graffen, kisjiet tan-nanotubi tal-karbonju, u kisjiet komposti) applikati fuq il-wiċċ tas-sottostrat. Xi wħud minn dawn huma diġà użati fi prodotti kummerċjali. F'dawn l-aħħar snin, kisjiet konduttivi, partikolarment fojl tal-aluminju miksi bil-karbonju-, raw adozzjoni mifruxa. Ir-raġunijiet primarji huma l-kapaċità tagħhom li jnaqqsu r-reżistenza tal-kuntatt interfacial tal-kollettur tal-kurrent tal-katodu, itaffu l-polarizzazzjoni, u konsegwentement itejbu l-kapaċità tar-rata ta 'skarika tal-batterija sa ċertu punt.
Ir-riċerka attwali dwar fuljetti miksija bil-karbonju-primarjament tiffoka fuq il-kompatibilità tal-fojl mal-formulazzjonijiet tal-katodi u l-prestazzjoni tar-rata. Metodi bħall-korrużjoni kimika, l-inċiżjoni elettrokimika u t-trattament tal-korona jistgħu jtejbu t-tixrib u l-ħruxija tal-wiċċ tal-fojl tal-aluminju, inaqqsu r-reżistenza għat-trasferiment tal-ħlas, u jtejbu r-rata u l-prestazzjoni taċ-ċikliżmu. Kisi bħal grafen, nanotubi tal-karbonju, u kisjiet kontra l--korrużjoni kollha intwerew li jtejbu l-prestazzjoni taċ-ċelluli. Pereżempju, studju wieħed innota li kisja tal-grafene rriżultat f'sempliċi żieda ta '5 mΩ fir-reżistenza interna wara 50 ċiklu, li juri adeżjoni tajba. Filwaqt li saret riċerka sinifikanti fuq is-sistemi tad-demel likwidu, l-implimentazzjoni tal-proċess, u t-teknoloġiji tat-trattament tal-wiċċ, l-impatt tal-ħxuna tal-kisi tal-karbonju fuq il-prestazzjoni ġenerali taċ-ċelluli, partikolarment fuq ir-rata u l-prestazzjoni taċ-ċikli tal-katodi tal-Lithium Iron Phosphate (LFP), rarament ġie rrappurtat. Dan l-istudju primarjament jutilizza fojl tal-aluminju ħoxna ta '16 μm bħala s-sottostrat biex jinvestiga l-bidliet morfoloġiċi tal-fojl bi ħxuna ta' kisi tal-karbonju li jvarja u l-impatt sussegwenti tagħhom fuq il-prestazzjoni taċ-ċelluli.
Karatteristiċi Fiżiċi ta 'Fojls Miksijin bi Ħxuna Differenti
Kif muri bejn it-Tabella , id-densità taż-żona tal-fojl tiżdied gradwalment mal-ħxuna tal-kisja konduttiva. Ir-reżistenza elettrika tal-fojl ma tinbidilx b'mod lineari bil-ħxuna. Kolletturi kurrenti kollha b'kisja tal-karbonju juru konduttività ifqar minn aluminju pur, b'valuri ta 'reżistenza 2 sa 6 darbiet ogħla. Il-kampjun Al-2 juri l-inqas reżistenza interna, filwaqt li Al-5 għandu l-ogħla. Dan huwa attribwit għall-kontenut miżjud ta 'materjal li jgħaqqad/kollojdali (inqas konduttiv) fi ħdan il-kisi hekk kif il-piż tal-kisi jiżdied. Hekk kif tiżdied il-ħxuna tal-kisi tal-karbonju, iż-żona ta 'kuntatt bejn il-materjal attiv tal-Fosfat tal-Ħadid tal-Lithium (LFP) u s-saff tal-kisi konduttiv tiżdied ukoll, u dan iwassal għal żieda fis-saħħa tat-tqaxxir. Madankollu, b'żona aktar inkorporata, il-kuntatt bejn il-materjal attiv u l-materjal li jgħaqqad / kollojdali fi ħdan is-saff konduttiv jiżdied ukoll, u b'hekk tgħolli r-reżistenza.
|
Nru.
|
Ħxuna totali μm
|
Densità tal-Area g · m－2
|
Densità taż-żona tal-kisi g · m－2 |
Reżistenza /mΩ
|
|
| Double-naħat | B'naħa waħda- | ||||
|
Al |
16 |
43. 036 76 |
0 |
0 |
21. 17 |
|
Al-1 |
17 |
44. 691 79 |
1. 655 0 |
0. 827 5 |
77. 51 |
|
Al-2 |
18 |
45. 583 08 |
2. 546 3 |
1. 273 1 |
43. 21 |
|
Al-3 |
19 |
46. 219 72 |
3. 182 9 |
1. 591 4 |
58. 70 |
|
Al-4 |
20 |
47. 302 00 |
4. 265 2 |
2. 132 6 |
111. 10 |
|
Al-5 |
21 |
48. 766 26 |
5. 729 4 |
2. 864 7 |
131. 10 |
Morfoloġija u Analiżi Elementali ta 'Fojls Miksija bi Ħxuna differenti
Il-wiċċ tas-sottostrat miksi bil-karbonju-inġenerali jidher maħlul u poruż. Meta mqabbel mal-fojl tal-aluminju vojt, il-wiċċ isir aktar mhux maħdum, u jipprovdi aktar punti ta 'kuntatt tal-partiċelli. L-ondulazzjoni tat-topografija tal-wiċċ issir aktar evidenti biż-żieda tal-ħxuna tal-kisja konduttiva. Madankollu, anke għall-fojl Al-1, is-saff tal-karbonju huwa miksi b'mod uniformi fuq il-fojl tal-aluminju vojt. Dan il-kisi konduttiv jikkonsisti minn partiċelli ta 'daqs ta' madwar 3.4 μm u partiċelli iżgħar fil-medda 150-200 nm, b'xi agglomerazzjoni ta 'partiċelli mid-demel likwidu tal-kisi konduttiv osservat. Iċ-ċelloli tal-muniti fabbrikati b'folji tal-aluminju miksija bil-karbonju ta 'ħxuna differenti kollha juru qċaċet simetriċi ta' ossidazzjoni u tnaqqis, li jindikaw riversibbiltà aħjar tar-reazzjoni redox meta mqabbla mal-fojl tal-aluminju vojt. Id-differenza potenzjali bejn il-qċaċet ta 'ossidazzjoni u tnaqqis hija iżgħar minn dik tal-fojl tal-aluminju vojt, li tissuġġerixxi li l-preżenza tal-kisi tal-karbonju ttaffi l-polarizzazzjoni tal-elettrodu.
Konklużjoni
Mill-perspettiva tal-proprjetà fiżikokimika
- Is-saħħa tat-tqaxxir tal-folja tal-elettrodu tiżdied bil-ħxuna tal-kisi tal-karbonju.
- Ir-reżistenza tal-folja tal-elettrodu tiżdied bil-ħxuna tal-kisi.
- Il-valur minimu tar-reżistenza ġie osservat fi ħxuna totali ta '2.0 μm.
- Fi ħxuna ta '4.0 μm u 5.0 μm, ir-reżistenza għat-trasferiment tal-ħlas tiżdied, il-kapaċità ta' diffużjoni ta 'Li + tiddgħajjef, u l-polarizzazzjoni tiżdied.
- Dawn ir-riżultati jindikaw li l-ħxuna tal-kisi tal-karbonju jeħtieġ li tiġi kkontrollata f'medda xierqa.
Mill-perspettiva tal--ċellula sħiħa tal-prestazzjoni elettrokimika
- Fojl tal-aluminju miksi bil-karbonju-uriet vantaġġi fit-temperatura tal-kamra 0.5C u 2.0C ċikliżmu, kif ukoll fil-prestazzjoni ta 'skarika ta' temperatura baxxa-f'-20 grad .
- L-aħjar prestazzjoni taċ-ċikliżmu taħt dawn il-kundizzjonijiet ġiet osservata bi ħxuna totali tal-kisi ta '2.0 μm.
- L-esperimenti wrew ukoll li b'rata ta 'kurrent ta' 1.0C, il-fojl tal-aluminju vojt wera prestazzjoni ta 'ċikliżmu pendenti, u żammet iż-żamma tal-kapaċità ta' aktar minn 90% wara 1,500 ċiklu. Din is-sejba tipprovdi direzzjoni għal aktar investigazzjoni fil-mekkaniżmu tal-fojl tal-aluminju miksi bil-karbonju-.
- Il-prestazzjoni tvarja bi ħxuna differenti tal-kisi tal-karbonju. L-użu ta 'ħxuna ta' kisi eċċessivament għolja (eż., 4.0 μm u 5.0 μm) ma jtejjebx b'mod effettiv il-prestazzjoni tal-batterija iżda minflok jaħli materjal tad-demel likwidu u jżid l-ispiża.
- Filwaqt li l-fojl tal-aluminju vojt jista 'jikseb l-aħjar ħajja taċ-ċiklu f'1.0C, il-kurva taċ-ċikliżmu tagħha turi varjazzjonijiet sinifikanti, li hija ta' detriment għall-istima tal-aħħar-stadju tal-Istat tas-Saħħa (SOH) tal-batterija.
Meta wieħed iqis l-indikaturi kollha b'mod komprensiv, ħxuna totali tal-kisi tal-karbonju ta '1.0 μmjirrappreżenta l-aħjar għażla tal-kost-prestazzjoni għall-fojl tal-aluminju miksi bil-karbonju-.
Referenzi
Infrastruttura Nazzjonali tal-Għarfien taċ-Ċina (CNKI)
JILĦQU GĦAT-TIM TEKNIKU TAGĦNA
Tista 'żżur il-link tal-prodott tagħnahttp://www/carbon-miksi-fojl/karbonju-koksit-aluminju-fojl/karbonju-koksit-aluminju-fojl-għal.htmlgħal aktar dettalji
