Szerző: Dany Huang, Ph.D.
A TOB New Energy vezérigazgatója és kutatás-fejlesztési vezetője
Lépjen kapcsolatba Dr. Huanggal a LinkedIn-en
Vezetői összefoglaló és legfontosabb tudnivalók
A meleg izosztatikus préselés (WIP) fűtött folyadékbemerítést alkalmaz, hogy 360{1}} fokos egyenletes nyomást fejtsen ki, hatékonyan küszöbölve ki a merev felületi üregeket, amelyek megfojtják a szilárdtest akkumulátorok ionvezetőképességét.
- ● Alapfunkció:A folyékony elektrolit nedvesítését mechanikus tömörítéssel helyettesíti.
- ● Kritikus mérőszám:98%-ot meghaladó szilárd elektrolit pellet és elektródsűrűség érhető el.
- ● Teljesítményugrás:10-ről növeli az ionvezetőképességet-5S/cm -> 10-3S/cm utó{0}}megnyomása.
- ● Szabványos paraméterek:Az ipari WIP rendszerek jellemzően 300 MPa hidraulikus nyomáson és 80-120 fokos hőmérsékleten működnek.
A felületi rémálom
Ön összeállít egy hibátlan szulfid szilárd halmazállapotú{0}}tasakcellát. A száraz szoba tökéletes volt. A rakás precíz volt. Lefuttatja az első elektrokémiai impedancia spektroszkópiai (EIS) tesztet. Az ellenállás katasztrofális.
Miért? Mert a szilárd szilárd anyag nem nedvesít.
Ellentétben a folyékony elektrolitokkal, amelyek az elektródák minden mikroszkopikus pórusát elárasztják, a szilárd elektrolitok hatalmas határfelületi hézagokat hagynak maguk után. Merev katódrészecskéket szorítanak a merev szilárd elektrolit részecskéihez. Ezek a mikroszkopikus légrések abszolút szigetelőként működnek. Megölik a lítium-ion transzfert.
A mérnökök ezt gyakran úgy próbálják megjavítani, hogy a cellát egy szabványos lapos hidraulikus présben összetörik. Ez végzetes hiba. Ha 250 MPa egytengelyű nyomást fejt ki egy merev, szilárdtest-elemre, az egyenetlen feszültségkoncentráció fizikailag megszakítja a kerámia elektrolitréteget. Az elválasztó megsérül. Azonnal kemény shortot kapsz. Az Ön több-millió dolláros prototípusa halott, mielőtt megalakult.
A kontra B: egytengelyű lapos prés vs. meleg izosztatikus prés
A szilárd{0}}szilárd érintkezési probléma megoldása érdekében az iparág teljes egészében a meleg izosztatikus préselésre (WIP) mozdult el. Nézzük meg a fizikát, hogy miért nem sikerül a lapos préselés.
- ● Egytengelyű laposprés:Az erőt kizárólag felülről lefelé alkalmazza. A szerszám falainak súrlódása hatalmas sűrűségi gradienst hoz létre. Sejtje közepe sűrűvé válik. A szélek porózusak maradnak.
- ● Meleg izosztatikus prés (WIP):Teljesen megváltoztatja a játékot. Ön porszívóval-lezárja a cellát. Merítse fűtött folyékony közegbe (általában ásványolajba vagy speciális vizes oldatokba). A nyomástartó edény hatalmas hidrosztatikus nyomást fejt ki mind a 360 fokból egyszerre. Nulla nyírófeszültség. Tökéletes, egyenletes tömörítést ér el a teljes cella geometrián.
-
Az adatok: tömörítés a vezetőképességért
A számok nem hazudnak. A következő generációs sejtek kísérleti vonalainak tervezése során szerzett tapasztalataim szerint a WIP-kezelés előtti és utáni különbség a sikertelen laboratóriumi kísérlet és a kereskedelmileg életképes termék közötti különbség.
Íme egy tipikus adatmátrix egy szulfid{0}}alapú szilárdtest-cellához, amelyet 250 MPa-nak vetettek alá 85 fokos szögben:
| Teljesítménymutató | Megnyomás előtt | Lapos prés (250 MPa) | Meleg izosztatikus prés (WIP) |
|---|---|---|---|
| Elektrolit sűrűség | 65% | 88% (középen) / 75% (szél) | >98% (egységes) |
| Ionos vezetőképesség | 1.5 x 10-5S/cm | 4.2 x 10-4S/cm | > 3.8 x 10-3S/cm |
| Interfész ellenállás | >500 Ω·cm2 | 150 Ω·cm2 | < 15 Ω·cm2 |
Mérnöki betekintés:A 300 MPa-t könnyű elérni. Pontosan 90 fokos szöget tartani egy nagy nyomású folyékony közegben a tényleges mérnöki szűk keresztmetszet. A préselés közbeni hőmérséklet-ingadozások a kötőanyag egyenetlen lágyulását okozzák. Lépjen kapcsolatba a TOB New Energy műszaki csapatával, hogy megkapja a mi hőtérképünk specifikációitipari meleg izosztatikus présgép szállítófolyamatos kísérleti gyártásra tervezték.
Ipari WIP berendezések beszerzése
A laboratóriumi{0}}méretű kézi présekről az automatizált WIP-gépekre való átálláshoz megbízható beszállítóra van szükség. Nem engedheti meg magának a nyomástartó edények meghibásodását a gyárban.
Ha tömeges beszerzést hajt végre szilárdtestalapú-gyártáshoz, olyan forrásgyárra van szüksége, amely érti az akkumulátorkémiát, nem csak a hidraulikát. A WIP-nek zökkenőmentesen integrálódnia kell a száraz helyiség munkafolyamatába. Automatikus kosárbetöltést, precíz folyadékmelegítést és gyors nyomásoldási ciklusokat igényel az áteresztőképesség maximalizálása érdekében. A kereskedő cégek nem tudják garantálni a rendszerintegráció ilyen szintjét. Kulcsrakész szolgáltatóra van szüksége.
 |
 |
Készen áll a bővítésre?
A szilárdtest{0}}akkumulátorok forgalmazása egy felszerelési verseny. Vezető kínai forrásgyárként a TOB New Energy teljesen integráltan szállítszilárd állapotú{0}}akkumulátor kulcsrakész gyártósor. Mi kezeljük az elrendezést, az extrém -50 fokos harmatpontos száraz helyiségeket és a nagy teherbírású-WIP telepítéseket. Küldje el nekünk szilárdtest-kapacitási céljait még ma, és kapjon közvetlen nagykereskedelmi árakat a gépeket ténylegesen megépítő mérnököktől.
GYIK (Az emberek is kérdeznek)
Feltétlenül szükségem van egy WIP-re a félvezetős{0}}akkumulátorokhoz?
Igen. Hacsak nem polimer{1}}alapú szilárd akkumulátorokat épít, amelyek eredendően lágyak, minden kerámia-, szulfid- vagy oxid--alapú szilárd elektrolithoz izosztatikus préselésre van szükség. A lapos préselés elkerülhetetlenül feltöri a merev elektrolitrétegeket.
Milyen nyomóközeget használnak a meleg izosztatikus présben?
A hőmérsékleti igénytől függ. Környezeti vagy alacsony hőmérsékletű{1}}sajtoláshoz a tiszta víz rozsdagátlókkal általános. A melegsajtoláshoz (80-120 fok) speciális hidraulikaolajokat vagy szilikonfolyadékokat használnak a stabil hőátadás biztosítására forralás nélkül.
A WIP képes kezelni a nagy{0}}formátumú tasakcellákat?
Igen. Az ipari WIP edények átmérője és mélysége szerint testreszabottak. Rutinszerűen tervezünk nyomástartó edényeket, amelyek képesek több tucat 100 Ah-s szilárdtest-tasakcellát egyidejűleg tárolni képes egymásra rakott kosarak elhelyezésére a nagy-áteresztőképességű gyártás érdekében.
