Mis folga nima?
Biror narsa noto'g'ri ketguncha hech kim gapirmaydigan material
Har bir litiy-ion batareyada mis folga bor. Telefoningiz, noutbukingiz, EV - tashqarisida toʻxtab qolgan. Folga grafit anodining orqasida o'tiradi va bitta vazifani bajaradi: elektronlarni ichkariga va tashqariga o'tkazing. Glamur emas. Batareya konferentsiyalarida yetkazib beruvchilar asosiy nutqlarni olmaydilar. Ammo folga ishlamay qolganda, butun hujayra muvaffaqiyatsiz bo'ladi.
Men o‘n besh yilni shu sohada o‘tkazdim. Mis folga men erta o'ylagan narsa emas edi. Katod materiallari barcha e'tiborni tortdi - NCM nisbatlari, kobalt manbalari va shunga o'xshash narsalar. Folga xuddi shu yerda edi. Keyin men hujayralar daladan misning erishi bilan bog'liq muammolar bilan qaytib kelganini ko'ra boshladim va men ko'pchilik muhandislar ushbu interfeysda nima sodir bo'layotganini qanchalik kam tushunishlarini angladim.
Asoslar, qisqacha
Koʻpgina ilovalar uchun-batareya darajasidagi mis folga qalinligi 6-12 mikron oraligʻida ishlaydi. Ba'zi ishlab chiqaruvchilar 4,5 mikronga o'tishdi. Inson sochi 70 mikron atrofida bo'lib, sizga o'lchov hissini beradi.
Buni qilishning ikkita usuli. Elektrolitik cho'kma - siz misni sulfat kislotada eritasiz, eritma orqali oqim o'tkazasiz va aylanuvchi barabanga mis plitalari chiqariladi. Uni tozalang, o'rang. Bu bozorning 90 foizdan ortig'ini tashkil qiladi. Boshqa usul - dumalash, bu erda siz mis quyma bilan boshlaysiz va uni takroriy o'tishlar orqali mexanik ravishda yupqalashtirasiz. Rolling sizga yaxshi mexanik xususiyatlarni beradi, lekin qimmatroq. Aksariyat uyali aloqa ishlab chiqaruvchilari mukofot to'lashni xohlamaydilar.
Nima uchun kimdir qalinligi haqida qayg'uradi
Yupqaroq folga bir xil hujayra hajmida faol moddalar uchun ko'proq joyni bildiradi. Bu energiya zichligi. So'nggi o'n yil ichida 8 mikrondan 6 mikron folgagacha bo'lgan surish hujayra ishlab chiqaruvchilarga o'zlarining dizaynlarida boshqa hech narsa o'zgartirmasdan haqiqiy turtki berdi. 6 mikrondan yupqaroq bo'lish qiyinlashadi. Qoplash paytida folga yirtilib ketadi. O'rash mashinasida burishadi. Hosildorlik pasayadi.
Men bir necha yil oldin Jiangsu provintsiyasida 4,5 mikron folga saralash bo'yicha qoplama liniyasini aylanib chiqdim. Operatorlar plyonka yirtilmasligi uchun chiziq tezligini 30 foizga sekinlashtirishi kerak edi. Bundan hech kim xursand emasdi. Xarajat maqsadlariga erishmoqchi bo'lganingizda, o'tkazuvchanlik muhim ahamiyatga ega.
Sirt muammosi
Elektrolitik folga ikki tomonga ega. Baraban tomoni yaltiroq va silliq. Boshqa tomoni - mat tomoni - koʻproq teksturaga ega. Siz anodli shlamini mat tomoniga surasiz, chunki pürüzlülük yopishqoqlikka yordam beradi. Nazariy jihatdan etarlicha sodda.
Ammo sirt pürüzlülüğü - bu o'zaro kelishuv. Juda silliq va qoplama bir necha yuz tsikldan keyin tozalanadi. Juda qo'pol va siz yalang'och mis elektrolitlar bilan aloqa qiladigan qoplamada nozik dog'larni olasiz. Bu yomon. Mis ma'lum sharoitlarda elektrolitda eriydi, katodga o'tadi, u erda plastinka qiladi va oxir-oqibat hujayrani qisqartiradi. Men hujayralar - saqlash joyida o‘tirgandan keyin ham shunday ishlamay qolganini ko‘rganman, hatto aylanma ham, korroziyaga uchragan tok kollektori bilan o‘tirib.
Folga etkazib beruvchilar pürüzlülüğü nazorat qilish uchun ko'p kuch sarflashadi. Qoplama vannasidagi qo'shimchalar paketlari. Davolanishdan keyingi-bosqichlar. Ba'zi etkazib beruvchilar baraban tomonida ham engil qo'pol ishlov berishni amalga oshiradilar, har ikki tomon ham qoplanadi.
Korroziya - bu haqiqiy bosh og'rig'i
Litiy ion hujayralaridagi standart elektrolitlar organik karbonatlarda erigan LiPF6 dir. U misga hujum qilmasligi kerak. Mis anod potensiallarida barqaror. Lekin har doim namlik bilan ifloslanish millionda - qism, albatta, lekin u bor. Namlik LiPF6 bilan reaksiyaga kirishib, HF hosil qiladi. Hidroflorik kislota. Yomon narsalar. U mis yeydi.
Bitta nosozlik rejimini men bir necha bor tekshirganman: velosipedda anod qoplamasi yorilib, yalang'och plyonka paydo bo'ladi va HF ishga tushadi. Eritilgan mis ionlari ajratgich orqali o'tadi, katodda metall mis shaklida to'planadi va oxir-oqibat yumshoq qisqa tutashuvga ega bo'lasiz. Imkoniyatlarning pasayishi tezlashadi. Ba'zan hujayralar ventilyatsiya qiladi. Biz folganing yomon partiyasini eslab qoldik, uning yuzasida haddan tashqari oksidi - bo'lgan oksid qatlami misning ostidagi misni bo'lishi kerak bo'lgan darajada himoya qila olmadi.
Chuqur tushirish va qaytarish
Hujayrani o'chirish kuchlanishidan pastroq zaryadsizlang va anod potentsiali ko'tariladi. Etarlicha uzoqqa boring va siz misni elektrokimyoviy tarzda eritishni boshlaysiz. Bu munozarali emas - adabiyotda hujjatlashtirilgan va har qanday tajribali hujayra muhandisi buni ko'rgan.
Muammo ketma-ket ulangan paketlarda-ko‘rinadi, bu yerda hujayralar sig‘imlari mos kelmaydi. Eng zaif hujayra avval bo'shaydi, keyin boshqa hujayralar tomonidan teskari holatga o'tadi. Paket dizaynerlari buning uchun himoya sxemalarini o'rnatadilar. Ammo himoya sxemalari ba'zida muvaffaqiyatsiz bo'ladi. Soxta narsalardan himoya qilish IC'lari ta'minot zanjirida haqiqiy narsadir. Texnik talablarga javob bermaydigan komponentlarga ega arzon BMS platalari. Men teskari himoyaga ega bo'lgan paketlarda misning erishini ko'rdim.
Silikon hamma narsani qiyinlashtiradi
Silikon anodlar keladi. Hamma biladiki, kremniy litiyni grafitga qaraganda - massaviy ravishda taxminan o'n baravar ko'p saqlaydi. Odamlar har doim ham kremniyning hozirgi kollektorga nima qilishi haqida o'ylamaydilar.
Silikon toshlanganda katta hajmda kengayadi. 300 foizdan ortiq hajm o'zgarishi. Anod qatlami har bir tsiklda shishadi va qisqaradi. An'anaviy mis folga bunday mexanik kuchlanish uchun mo'ljallanmagan. Charchoqning yorilishi. Delaminatsiya. Elektr aloqasining yo'qolishi. Ba'zi kremniy anod ishlab chiqaruvchilari kengayishga moslashish uchun-yuqori kuchlanishli mis qotishmalari yoki o'rnatilgan-g'ovaklilikka ega 3D{10}}tuzilishli plyonkalar bilan ishlamoqda. Bu faol hudud, ko'plab mulkiy rivojlanish, hali aniq g'olib yo'q.
O‘tgan yili men suhbatlashgan startaplardan biri yuqori haroratlarda 500 MPa dan yuqori cho‘ziluvchanlikni saqlaydigan mis{0}}nikel-kremniy qotishma folga ishlatgan edi. Savdo-past o'tkazuvchanlik - sof misning 60 foizini tashkil etdi. Ularning qo'llanilishi uchun u ishladi. Uning o'lchami aniq emas.
Ta'minot zanjiri haqiqatlari
Aksariyat batareyali mis folga Xitoy, Yaponiya va Koreyadagi bir nechta ishlab chiqaruvchilardan keladi. Furukava, Mitsui, Iljin, Tongguan - bu nomlar texnik varaqlarda qayta-qayta ko'rinadi. Shimoliy Amerika va Yevropa hujayra ishlab chiqaruvchilari asosan import qilinadi. Mintaqaviy akkumulyator quvvati internetga kirishi sababli folga ishlab chiqarishni mahalliylashtirish haqida gap ketmoqda, biroq bu imkoniyatni yaratish uchun yillar kerak bo‘ladi. Elektrolitik folga ishlab chiqarish uskunalar-intensiv va muhimligini bilish{6}}dir. Siz shunchaki mashina sotib olmaysiz va keyingi chorakda sifatli folga jo'natishni boshlay olmaysiz.
Narxlar mis tovar narxlari va konvertatsiya to'lovidan keyin belgilanadi. Yupqaroq plyonkalar yuqori konversiya to'lovlarini talab qiladi, chunki hosil pastroq va sifat nazorati qiyinroq. 8 mikron va 4,5 mikron narxlari o'rtasidagi tarqalish bu qiyinchilikni aks ettiradi.
Aslida nima muhim
Mis folga ko'p jihatdan etuk komponent hisoblanadi. Asosiy ishlab chiqarish texnologiyasi o'nlab yillar davomida keskin o'zgarmadi. Ammo hujayra ishlashi talablari ortib borishi bilan spetsifikatsiyalar keskinlashmoqda. Kuchlanish kuchi, cho'zilish, qalinlikning bir xilligi, sirt pürüzlülüğü, korroziyaga chidamliligi - bularning barchasi hujayra sifati va ishlash muddatiga ta'sir qiladi.
Men ishlaydigan muhandislar ba'zan folga tovar sotib olish sifatida qarashadi. Texnik talablarga javob beradigan eng arzon yetkazib beruvchini oling va davom eting. Bu ishlamaguncha ishlaydi. Folgada bir necha ppm ko'proq namlik, nazorat chegaralaridan bir oz tashqarida pürüzlülük taqsimoti, namuna olish rejasi etarlicha qattiq bo'lmagani uchun QCdan o'tgan zaif partiya - bularning har biri oylar yoki yillar o'tib dala nosozliklari sifatida namoyon bo'lishi mumkin. Bu vaqtga kelib arzon tuzatish juda kech.
Tez orada hech kim misni almashtirmaydi. Alyuminiy anod potentsialida ishlamaydi. Nikel juda qimmatga tushadi. Polimer yadroli kompozit plyonkalar ishlab chiqilmoqda, lekin ishlab chiqarishga-tayyor emas. Hech bo'lmaganda keyingi o'n yil davomida mis folga o'z joyida qoladi: har bir litiy{5}}ion hujayrada, nimadir noto'g'ri bo'lguncha o'z ishini jimgina bajaradi.
