Zer da kobrezko papera?
Inork hitz egiten ez duen materiala zerbait gaizki joan arte
Litio-ioizko bateria guztiek kobrezko papera dute. Telefonoa, ordenagailu eramangarria, ibilgailu elektrikoa - kanpoan aparkatuta daude denak. Papera grafito anodoaren atzean dago eta lan bat egiten du: elektroiak sartu eta kanpora eraman. Ez glamourduna. Hornitzaileek ez dute hitzaldirik jasotzen bateriaren hitzaldietan. Baina paperak huts egiten duenean, zelula osoak huts egiten du.
Hamabost urte eman ditut industria honetan. Kobrezko papera ez zen hasieran asko pentsatu nuen zerbait. Katodoen materialek arreta guztia jaso zuten - NCM ratioak, kobaltoa hornitzea, horrelakoak. Papera besterik ez zegoen. Orduan hasi nintzen ikusten zelulak zelaitik kobrearen disoluzio-arazoekin itzultzen zirela, eta konturatu nintzen ingeniari gehienek zer gutxi ulertzen duten interfaze horretan gertatzen ari denaz.
Oinarriak, labur-labur
Bateria-kobrezko paperak 6 eta 12 mikra arteko lodiera du aplikazio gehienetarako. Fabrikatzaile batzuek 4,5 mikrara bultzatu dute. Giza ile batek 70 mikra ingurukoa da, eskala zentzua emateko.
Egiteko bi modu. Deposizio elektrolitikoa - kobrea azido sulfurikoan disolbatzen duzu, korrontea disoluziotik igarotzen da eta kobre-plakak biraka egiten duen danbor batean ateratzen dira. Zuritu, biribildu. Hori da merkatuaren ehuneko 90etik gora. Beste metodoa ijezketa da, non kobrezko lingote batekin hasten den eta mekanikoki mehetzen duzun behin eta berriz pase bidez. Ijezketa propietate mekaniko hobeak ematen ditu baina gehiago kostatzen da. Zelula-ekoizle gehienek ez dute prima ordaindu nahi.
Zergatik inor axola zaio lodiera
Paper meheagoak material aktiborako leku gehiago dakar zelula bolumen berean. Hori da energia dentsitatea. Azken hamarkadan 8 mikratik 6 mikrarako papera bultzatzeak zelula-egileei benetako bultzada eman zien beren diseinuei buruz ezer aldatu gabe. 6 mikra baino meheagoa izatea zailagoa da. Papera estalduran urratzen da. Zimurtu egiten da harilkatzeko makinan. Etekinak jaitsi egiten dira.
Duela urte batzuk Jiangsu probintzian estaldura-lerro bat bisitatu nuen, non 4,5 mikrako papera sailkatzen ari ziren. Operadoreek linearen abiadura ehuneko 30 moteldu behar izan zuten papera urratu ez zedin. Inor ez zegoen pozik horrekin. Errendimenduak garrantzia du kostu-helburuak lortzen saiatzen ari zarenean.
Gainazaleko arazoa
Paper elektrolitikoak bi alde ditu. Danborraren aldea distiratsua eta leuna da. Beste aldeak - alde mateak - ehundura gehiago du. Anodoaren minda alde matean estaltzen duzu zimurtasunak atxikimendua laguntzen duelako. Nahikoa sinplea teorian.
Baina gainazaleko zimurtasuna truke bat da. Leunegia eta estaldura ehunka ziklo batzuen ondoren zuritu egiten da. Zakarregia eta estalduran kobre hutsak elektrolitoarekin harremanetan jartzen diren puntu meheak lortzen dituzu. Hori txarra da. Kobrea elektrolitoan disolbatzen da baldintza jakin batzuetan, katodora migratzen da, hortik kanpo plakak egiten ditu eta, azkenean, zelula laburtzen du. Zelulek horrela huts egiten dutela ikusi dut - biltegiratze batean eserita egon ondoren, zikloka ere egin gabe, korrosiozko korronte-kolektore batekin eserita.
Paper hornitzaileek esfortzu handia ematen dute zimurtasuna kontrolatzen. Gehigarri paketeak xaflatzeko bainuan. Post-tratamendu-urratsak. Hornitzaile batzuek danborraren aldean ere zakartze tratamendu arina egiten dute, bi aldeak estaltzen dituzten aplikazioetarako.
Korrosioa da benetako buruhaustea
Litio-zeluletako elektrolito estandarra karbonato organikoetan disolbatutako LiPF6 da. Ez omen da kobrea erasotzea. Kobrea egonkorra da anodo potentzialetan. Baina beti dago hezetasun kutsadura - milioiko zati, noski, baina hor dago. Hezetasunak LiPF6rekin erreakzionatzen du HF sortzeko. Azido fluorhidrikoa. Gauza gaiztoak. Kobrea jaten du.
Hainbat aldiz ikertu dut huts-modu bat: anodoaren estaldura txirrindularitzan pitzatzen da, paper hutsa agerian uzten du eta HF funtzionatzen du. Disolbatutako kobre ioiak bereizgailutik noraezean doaz, katodoan kobre metaliko gisa metatzen dira eta, azkenean, labur bigun bat lortzen duzu. Ahalmen desagertzea azkartzen da. Batzuetan zelulak aireratzen dira. Oroimen bat gainazaleko oxido gehiegi zuen paper-sorta txar batean aurkitu dugu - oxido-geruzak ez zuen azpiko kobrea behar lukeen moduan babesten.
Deskarga sakona eta itzulera
Deskargatu zelula bat bere ebaki-tentsioaren azpitik eta anodoaren potentziala igotzen da. Nahikoa urrun joan eta kobrea elektrokimikoki disolbatzen hasten zara. Hau ez da eztabaidagarria - literaturan dokumentatuta dago, eta esperientziadun edozein ingeniari zelularra ikusi du.
Arazoa serieko-konektatutako paketeetan agertzen da, non zelulek gaitasun ez bat datozenean. Gelaxka ahulena husten da lehenik, eta gero beste zelulek alderantzikatu egiten dute. Pakete-diseinatzaileek babes-zirkuituak jartzen dituzte horretarako. Baina babes-zirkuituek huts egiten dute batzuetan. Faltsutzeen babeserako ICak benetako gauza dira hornikuntza-katean. BMS plaka merkeak zehaztapenak betetzen ez dituzten osagaiekin. Ustez alderantzizko babesa zuten paketeetan kobrea desegitea ikusi dut.
Silizioak dena zailtzen du
Silizio anodoak datoz. Denek daki silizioak grafitoak baino litio gehiago gordetzen duela - gutxi gorabehera hamar aldiz gehiago masa kontuan hartuta. Jendeak beti pentsatzen ez duena da silizioak egungo kolektoreari egiten diona.
Silizioa masiboki hedatzen da litiatzean. Bolumen aldaketa ehuneko 300 baino gehiago. Anodo geruza ziklo bakoitzean puztu eta uzkurtu egiten da. Ohiko kobrezko papera ez zen tentsio mekaniko mota horretarako diseinatuta. Nekea pitzadura. Delaminazioa. Kontaktu elektrikoa galtzea. Silizio-anodoen garatzaile batzuk -trakzio handiko kobre-aleazioekin edo 3D-egituratutako xaflarekin-porositatea duten hedapenari aurre egiteko lanean ari dira. Eremu aktibo bat da, jabedun garapen asko, oraindik ez dago irabazle argirik.
Iaz hitz egin nion startup bat tenperatura altuetan 500 MPa-tik gorako trakzio-erresistentzia mantentzen zuen kobre-nikel-siliziozko aleaziozko papera erabiltzen ari zen. Merkataritza-kobre puruaren ehuneko 60 izan daiteke eroankortasun txikiagoa -. Haien aplikaziorako funtzionatu zuen. Ez dago argi eskalatzen duen.
Hornikuntza-katearen errealitateak
Baterien kobrezko paper gehiena Txina, Japonia eta Koreako ekoizle gutxi batzuengandik dator. Furukawa, Mitsui, Iljin, Tongguan - izen horiek behin eta berriz agertzen dira zehaztapen-orrietan. Ipar Amerikako eta Europako zelula fabrikatzaileak inportatzen ari dira gehienbat. Eskualdeko bateriaren ahalmena sarean jartzen den heinean paper-ekoizpena lokalizatzeaz hitz egiten da, baina urteak behar dira gaitasun hori eraikitzeko. Paper elektrolitikoa ekoiztea ekipamendu-intentsiboa da eta jakiteak-duen garrantzia du. Ezin duzu makinak erosi eta hurrengo hiruhilekoan kalitatezko papera bidaltzen hasi.
Prezioak kobrearen salgaien prezioak gehi bihurtze-kuota jarraitzen ditu. Paper meheek bihurtze-kuota handiagoak eskatzen dituzte, etekinak txikiagoak direlako eta kalitate-kontrola zailagoa delako. 8 mikra eta 4,5 mikra prezioen arteko hedapenak zailtasun hori islatzen du.
Benetan axola duena
Kobrezko papera osagai heldua da modu askotan. Oinarrizko produkzio-teknologia ez da nabarmen aldatu hamarkadetan. Baina zehaztapenak estutzen jarraitzen dute zelulen errendimendu-eskakizunak gora egin ahala. Trakzio-erresistentzia, luzapena, lodiera-uniformitatea, gainazaleko zimurtasuna, korrosioarekiko erresistentzia - horiek guztiak zelulen kalitatean eta bizitzan eragiten dute.
Lan egiten dudan ingeniariek batzuetan papera salgaien erosketa gisa hartzen dute. Lortu zehaztapenak betetzen dituen hornitzaile merkeena eta aurrera. Horrek funtzionatzen du ez den arte. Hezetasun batzuk ppm gehiago paperean, kontrol-mugetatik kanpo apur bat zimurtasunaren banaketa, QC gainditu zuen lote ahul bat, laginketa-plana nahikoa estua ez zelako - horietako edozein eremu-huts gisa ager daiteke hilabete edo urte geroago. Ordurako berandu da merke konpontzeko.
Inork ez du kobrea ordezkatuko laster. Aluminioak ez du anodo potentzialetan funtzionatzen. Nikela gehiegi kostatzen da. Polimero-nukleoak dituzten paper konposatuak garatzen ari dira, baina ez daude ekoizteko-prest. Hurrengo hamar urteetan, gutxienez, kobrezko papera dagoen tokian geratzen da: litio-zelula guztietan, bere lana isil-isilik eginez, zerbait gaizki atera arte.
