Inona no atao hoe cellule bateria?
Firafitry ny sela
Ny batterie tokana, fantatra ihany koa amin'ny hoe "sela", no singa kely indrindra amin'ny rafitra bateria. Izy io dia ahitana indrindra ny cathode (Cathode Electrode), anode (Anode Electrode), electrolyte (Electrolyte), separator (Separator), ary case (Case), araka ny aseho amin'ny sary 7-1.
Ny takelaka elektrôda amin'ny sela ion lithium-dia azo sokajiana ho fitaovana mitambatra, ahitana ampahany efatra indrindra:
1) Ny poti-javatra ara-nofo mavitrika izay manetsika na manala ny litium ions; Ny poti cathode dia manome ny loharano lithium, raha ny poti anode kosa dia manaiky ny ion lithium.
2) Ny conductive dingana (karbonina gel phase) niforona avy amin'ny fifangaroan'ny conductive mpandraharaha sy ankehitriny mpanangona, miaraka amin'ny binder manompo ny fatorana asa; ny coating mitondra elektrôna amin'ny alalan'ny ankehitriny mpanangona sy conductive mpandraharaha.
3) Ny mason-koditra feno elektrôlôty, izay fantsona fitaterana ion-Lithium ao anatin'ny takelaka electrode.
4) mpanangona ankehitriny.
Mandritra ny fizotran'ny electrochemical, ny coating electrode dia misy dingana 4 manaraka:
1) Fitaterana elektronika.
2) Fitaterana ion.
3) Fifanakalozana fiampangana eo amin'ny fifandraisan'ny singa electrolyte/electrode, izany hoe ny fanehoan-kevitry ny electrochemical.
4) Ny fiparitahan'ny litium ions ao anatin'ny dingana mafy. Ao amin'ny microstructure amin'ny takelaka electrode, ny haben'ny poti sy ny fizarana dia misy fiantraikany amin'ny lalan'ny diffusion lithium-ion sy ny velaran-tany manokana amin'ny fanehoan-kevitra elektrokimia; Ny haben'ny pore sy ny fizarana dia misy fiantraikany amin'ny fizotran'ny fitaterana ny electrolyte; Ny porosity dia misy fiantraikany amin'ny habetsahan'ny akora mavitrika sy ny faritra manokana amin'ny fihetsiky ny electrochemical. Ireo toetra microstructural rehetra ireo dia misy fiantraikany amin'ny fahombiazan'ny bateria.
Cathode Structure
Ny cathode sela dia tena ahitana fitaovana cathode toy ny LiCoO₂, conductive agent, binder (PVDF), ary mpanangona ankehitriny (aluminium foil), araka ny asehon’ny sary 7-2.
Ho an'ny bateria lithium-ion, ny mpanangona ankehitriny cathode dia matetika aluminium foil ary ny mpanangona ankehitriny anode diafoil varahina. Mba hiantohana ny fahamarinan'ny mpanangona amin'izao fotoana izao ao anatin'ny bateria, ny fahadiovan'izy roa dia tsy maintsy mihoatra ny 98%. Ny antony mahatonga ny bateria lithium-ion mampiasa foil aluminium ho an'ny cathode sy foil varahina ho an'ny anode dia ireto teboka 3 manaraka ireto:
1) Ny varahina sy ny alimo dia manana conductivity elektrika tsara, malefaka malefaka, ary vidiny ambany. Ny fitsipiky ny fiasan'ny bateria lithium-ion dia fitaovana elektrôkimika mamadika angovo simika ho angovo elektrika. Amin'ity dingana ity dia ilaina ny mamindra ny angovo simika ho angovo elektrika, izay mitaky fitaovana conductive. Amin'ireo fitaovana mahazatra, ny metaly dia manana conductivity elektrika tsara indrindra, ary eo amin'ny metaly, ny varahina sy ny aliminioma dia manolotra ny conductivity tsara indrindra ary ny vidiny somary ambany amin'ny endrika foil varahina sy foil aluminium. Amin'ny batterie lithium-ion, misy fomba fanodinana roa indrindra: fihodinkodinana sy fametahana. Raha ampitahaina amin'ny stacking, ny fihodinkodinana dia mitaky ny takelaka electrode ampiasaina hanomanana ny bateria mba hanana flexibility manokana mba hahazoana antoka fa ny takelaka electrode dia tsy ho simba na tapaka mandritra ny fihodinkodinana. Amin'ireo fitaovana metaly, ny foil varahina sy alimo dia malefaka, ny foil varahina/aluminium somary mafy dia lafo, ny foil varahina sy alimo dia mora vidy, ary ny loharanon-karena varahina sy aliminioma dia betsaka eran-tany.
2) Ny varahina sy ny alimo foil dia tsy miovaova amin'ny rivotra. Ny aluminium dia mora mihetsika amin'ny oksizenina eny amin'ny rivotra mba hamorona sarimihetsika oksidena matevina eo ambonin'ny tany, manakana ny fihetsik'ilay aluminium. Ity sarimihetsika oksidena varahina/aluminium ity koa dia manome fiantraikany fiarovana amin'ny aluminium ao amin'ny electrolyte. Ny varahina dia tsy miova amin'ny rivotra ary amin'ny ankapobeny dia tsy mandalo fanehoan-kevitra simika amin'ny rivotra maina.
3) Ny tanjaky ny cathode sy ny anode amin'ny bateria lithium-ion dia mamaritra fa ny foil aluminium dia ampiasaina amin'ny cathode sy ny foil varahina ho an'ny anode, ary tsy azo avadika izy ireo. Ny mety ho cathode dia avo, ary ny foil varahina dia mora oxidized amin'ny mety ho ambony, raha ny aluminium dia manana oxidation ambony sy ny oxide sarimihetsika matevina eo ambonin'ny sosona, izay manome fiarovana tsara ho an'ny anatiny aluminium.
Ao amin'ny mason-tsivana kristaly amin'ny alimina metaly, ny varahina sy ny aliminioma dia manana habe mitovy amin'ny Li ary afaka mamorona kapoaky intermetalika mora amin'ny Li toy ny LiAl. Ny Li sy Al dia tsy vitan'ny hoe mamorona ny firaka miaraka amin'ny formula simika LiAl, fa mety koa mamorona Li₉Al₄,Li₃Al₂,Li₅Al ary Li₂Al sosona firaka. Ireo sosona firaka ireo dia mandany Li be dia be ary manimba ny rafitra sy ny endriky ny Al mihitsy, ka tsy azo ampiasaina ho toy ny mpanangona ankehitriny anode ny bateria lithium-ion; raha toa kosa ny Cu dia mandalo kely dia levona mandritra ny fiatoan'ny bateria-ary mitahiry ny fitoniana ara-drafitra sy elektrôkimika, ka mety ho mpanangona ankehitriny anode ho an'ny bateria lithium-ion. Ho an'ny foil varahina amin'ny 3.5V, ny polarization ankehitriny dia manomboka mitombo be ary miakatra amin'ny tsipika, miaraka amin'ny oxidation mihamitombo, izay manondro fa ny Cu koa dia manomboka levona ao anaty bateria; raha ho an'ny foil aluminium manerana ny faritra mety ho polarization manontolo, ny polarization ankehitriny dia kely sy miorina tsara, tsy misy trangan-javatra harafesina miharihary, mitazona ny fahamarinan-toerana electrochemical. Koa satria kely dia kely ny habetsahan'ny Al levona ao amin'ny isan-karazany mety ho cathode an'ny bateria lithium-ion ary azo tazonina ny fahamarinan-toerana elektrôkimika, dia mety ho mpanangona ankehitriny ny cathode ho an'ny bateria lithium-ion.
Ny sosona oksida amin'ny varahina/aluminium dia an'ny semiconductor ary mitondra elektronika; raha matevina loatra ny sosona oxide, dia lehibe ny impedance; raha ny sosona oksizenina aluminium eo amin'ny tampon'ny aliminioma dia insulator ary tsy afaka mitondra herinaratra, fa noho izy manify dia manify, ny fampitaovana elektronika dia tratra amin'ny alàlan'ny fiantraikan'ny tonelina; raha matevina ny sosona oxide, ny conductivity ny varahina/aluminium foil dia ratsy na insulation mihitsy aza. Amin'ny ankapobeny, ny foil varahina/aluminium dia mila diovina amin'ny sosona oxide alohan'ny hampiasana azy mba hanesorana menaka amin'ny lafiny iray ary ny sosona oxide matevina amin'ny andaniny. Ny mety ho cathode dia avo, ary ny sosona oxide aluminium dia tena matevina, izay afaka manakana ny oxidation ny mpanangona ankehitriny. Ny sosona okside amin'ny varahina/nikela sns dia somary malalaka, manakana ny mpanangona amin'izao fotoana izao ary manome fampisehoana tsara kokoa ny bateria. Amin'izay fotoana izay ihany koa dia ambany ny tanjaky ny anode an'ny bateria lithium-iona, ary ny varahina/nikela dia hiharan'ny oxidation, miaraka amin'ny oxidation/copper/de-fanehoan-kevitry ny lithiation eo amin'ny velaran'ny varahina/nikela, fa ny alimo kosa dia mandalo ny LiAl amin'ny hery ambony.
Ny mpanangom-bokatra amin'izao fotoana izao dia mitaky firafitra madio. Ny loto ao amin'ny Al dia hahatonga ny sarimihetsika ety ivelany ho tsy dia matevina ary miteraka harafesina, ary na dia mafy kokoa aza, ny fandringanana ny sarimihetsika ambonin'ny dia mitarika ho amin'ny fananganana LiAl firaka.
Ny mpanangom-bokatra amin'izao fotoana izao dia mitaky firafitra madio. Ny loto ao amin'ny Al dia hahatonga ny sarimihetsika eny ambonin'ny ho tsy dia matevina, mitarika ho amin'ny fandotoana, ary ny ratsy kokoa, ny fandringanana ny sarimihetsika ambonin'ny tany dia miteraka fiforonan'ny LiAl.
Ho an'ny bateria lithium-ion, ny foil aluminium cathode dia nahena avy amin'ny 16μm ho 14μm, avy eo ho 12μm, ary ankehitriny ny aluminium foil 10μm dia efa eo amin'ny famokarana faobe, ary ny sasany aza mampiasa 8μm; ho an'ny foil varahina anode, noho ny flexibilité tsara kokoa, ny hateviny dia nihena avy amin'ny 12μm teo aloha ho 10μm, avy eo amin'ny 8μm, ary amin'izao fotoana izao ny ampahany betsaka amin'ny bateria dia faobe -novokarina tamin'ny fampiasana 6μm, ary ny mpanamboatra sasany dia mivoatra 5μm / 4μm izay azo ampiasaina ihany koa. Koa satria ny bateria lithium-ion dia manana fepetra madio ho an'ny foil varahina ampiasaina, dia mitovy lenta ny hakitroky ny fitaovana. Rehefa mihena ny hateviny eo am-pamolavolana, dia mihena araka izany ny hakitroky ny faritra, ary mihamaivana sy maivana ho azy ny lanjan'ny batterie, izay mahafeno ny fitakiana bateria lithium-ion.
Ho an'ny mpanangom-bokatra ankehitriny, ankoatry ny hateviny sy ny lanja misy fiantraikany amin'ny bateria lithium-ion, dia misy fiantraikany lehibe amin'ny famokarana sy ny fampandehanana ny batterie ihany koa ny toetran'ny mpanangona ankehitriny. Indrindra ho an'ny mpanangona ankehitriny anode, noho ny lesoka amin'ny teknolojia fanomanana, ny foil varahina eny an-tsena dia karazany -sarona tokana, roa -ratsy, ary roa-karazan-damba. Ity rafitra roa -asymmetrika ity dia hitarika amin'ny fanoherana ny fifandraisana asymmetrika amin'ny coating anode amin'ny lafiny roa, ka manakana ny famoahana tsy mitovy ny fahafahan'ny anode amin'ny lafiny roa; miaraka amin'izay koa, ny asymmetrika amin'ny lafiny roa dia hiteraka tsy mifanaraka amin'ny tanjaky ny adhesion amin'ny anode coating, ka miteraka tsy voalanjalanja mafy-ny fiainan'ny tsingerin'ny famotsorana ny anode coating amin'ny lafiny roa, izay manafaingana ny fahapotehan'ny bateria.
Ny famolavolana cathode amin'ny sela tokana no teknolojia fototra fototra amin'ny sela. Ity misy ohatra iray:
1)LiCoO₂ (10μm): 96,0%.
2) Conductive agent (Carbon ECP): 2.0%.
3) Binder (PVDF 761): 2.0%.
4) Adhesion promoter (NMP): Ny tahan'ny lanjan'ny akora mafy dia manodidina ny 810:1496.
Fiarovana amin'ny famolavolana cathode:
1) Fifehezana ny viscosity slurry cathode amin'ny 6000cP (1cP=1mPa · s) (temperature 25 degre).
2) Ny lanjan'ny NMP dia tsy maintsy amboarina araka ny tokony ho izy mba hahafeno ny fepetra takian'ny viscosity.
3) Tandremo manokana ny fiantraikan'ny hafanana sy ny hamandoana amin'ny viscosity.
Cathode akora lithium cobalt oxide: Cathode active material, lithium ion source, manome loharano lithium ho an'ny bateria. Zavatra tsy-polar, endrika tsy ara-dalàna, haben'ny singa D50 amin'ny ankapobeny 6-8μm, hamandoana latsaky ny 0,2% na mitovy, matetika alkaline, pH 10-11.
Akora cathode lithium manganese oxide: Zavatra tsy-polar, endrika tsy ara-dalàna, haben'ny poti D50 amin'ny ankapobeny 5-7μm, hamandoana latsaky ny 0,2% na mitovy amin'ny 0,2%, matetika alkaline malemy, pH manodidina ny 8.
Agent conductive: rojo-toy ny akora, hamandoana<1%, particle size generally 1~5um.Superconductive carbon black with excellent conductivity is usually used, such as KetjenblackCarbon ECP and ECP600JD. lts function is to improve the conductivity of the cathode material,compensate for the electronic conductivity of the cathode active material; increase the electrolyteabsorption of the cathode sheet, expand the reaction interface, and reduce polarization.
Binder (PVDF): Zavatra tsy-polar, sahala amin'ny rojo-, lanjan'ny molekiola manomboka amin'ny 300000 ka hatramin'ny 3000000; Mihena ny lanjan'ny molekiola aorian'ny fidiran'ny rano, ka mihamalemy kokoa ny adhesion. Ampiasaina amin'ny famatorana ny lithium cobalt oxide, ny conductive agent, ary ny aluminium foil na ny aluminium mesh miaraka amin'ny Adhesion promoter (NMP): ranon-javatra polar malemy, ampiasaina handrava/mamontsina ny PVDF ary hanalefaka ny slurry.
Mpanangona amin'izao fotoana izao (tabilao cathode): Vita amin'ny foil aluminium na strip aluminium.
Anode Structure
Ny firafitry ny anode sela dia ahitana fitaovana grafit, mpandraharaha conductive, thickener (CMC), binder (SBR), ary mpanangona ankehitriny (varahina foil), araka ny aseho amin'ny sary 7-3.
Ny famolavolana anode amin'ny sela tokana dia iray amin'ireo teknolojia fototra fototra amin'ny sela, matetika toy izao manaraka izao:
1) Anode fitaovana (graphite): 94.5%.
2) Conductive agent (Carbon ECP): 1.0% (Ketjenblack).
3) Binder (styrène-butadiene rubber latex, SBR): 2,25%.
4) Thickener (carboxymethyl cellulose, CMC): 2,25%.
5) Rano: Ny tahan'ny lanjan'ny zavatra mafy dia 1600: 1417.5.
Fiarovana amin'ny famolavolana anode:
1) anode slurry viscosity fanaraha-maso amin'ny 5000-6000cP (mari-pana 25 degre).
2) Ny lanjan'ny rano dia mila amboarina araka ny tokony ho izy mba hifanaraka amin'ny fepetra takian'ny viscosity.
3) Tandremo manokana ny fiantraikan'ny hafanana sy ny hamandoana amin'ny viscosity.
Graphite: fitaovana mavitrika Anode, ny tena akora mandrafitra ny anode fanehoan-kevitra, indrindra mizara ho sokajy roa lehibe: voajanahary graphite sy solon-grafit. Zavatra tsy-polar, mora voaloton'ny akora tsy-polar, mora miparitaka amin'ny akora tsy-polar; tsy mora mitroka rano, ary tsy mora miparitaka anaty rano. Ny grafita voapoizina, rehefa avy niparitaka tao anaty rano, dia mirona-miangona indray. Ny haben'ny singa ankapobeny D50 dia manodidina ny 20μm. Ny bikan'ny sombin-javatra dia isan-karazany ary tsy ara-dalàna ny ankamaroany, indrindra fa spherical, flaky, fibrous, sns.
Ny asan'ny conductive agent:
1) Manatsara ny conductivity ny anode taratasy sy manonitra ny elektronika conductivity ny anode fitaovana mavitrika.
2) Ampitomboy ny halalin'ny fanehoan-kevitra sy ny tahan'ny fampiasana.
3) Misoroka ny famokarana dendrites.
4) Ampiasao ny fahafahan'ny akora conductive mitroka ranoka mba hampitomboana ny fifandraisan'ny fanehoan-kevitra sy hampihenana ny polarization (azo ampiana na tsia araka ny fizarana ny haben'ny grafita).
Fanampiny: Mampihena ny fanehoan-kevitra tsy azo ovaina, mampitombo ny tanjaky ny fatorana sy ny viscosity slurry, ary misoroka ny sedimentation slurry.
Thickener/anti-settling agent (CMC): Avo molekiola, mora levona anaty rano sy solvent polar.
Isopropanol: Zavatra polar malemy; aorian'ny fanampin'izany, dia afaka mampihena ny polarity ny vahaolana binder, manatsara ny fifanarahana eo amin'ny graphite sy ny binder vahaolana; manana fiantraikany defoaming mahery; mora kokoa ny mampitohy -fampifandraisana amin'ny tambazotra binder ary manatsara ny tanjaky ny fifamatorana.
Ethanol: akora polar malemy; aorian'ny fanampin'izany, dia afaka mampihena ny polarity ny vahaolana binder, manatsara ny fifanarahana eo amin'ny graphite sy ny binder vahaolana; manana fiantraikany defoaming mahery; mora manara-penitra ny fifamatorana -linisy amin'ny binder ary manatsara ny tanjaky ny fifamatorana (mitovitovy ny fiasan'ny isopropanol sy ny ethanol; rehefa mamokatra-faobe, dia azo raisina ny lany hisafidianana izay ampiana).
Rano-binder (SBR): Mamatotra ny graphite, ny conductive agent, ny additives, ary ny foil varahina na ny mesh varahina; Linear rojo emulsion molekiola, tena mety levona anaty rano sy polar solvent.
Rano deionized (na rano voadio): Ny diluent, ampiana amin'ny habetsahana mety, dia afaka manova ny fikorianan'ny slurry.
Tab anode: vita amin'ny foil varahina na tady varahina.
