Vývoj technológie batérií je rozhodujúci pre rozvoj modernej spoločnosti, napájanie všetkého od prenosnej elektroniky po elektrické vozidlá a rozsiahle systémy na skladovanie energie. Elektrický vodivý film, produkt, na ktorý sa ako dodávateľ špecializujeme, hrá v aplikáciách batérií stále dôležitejšiu úlohu. V tomto blogu preskúmame rôzne aplikácie elektrického vodivého filmu v batériách a to, ako prispieva k zlepšeniu výkonu batérie.
1. Zbierka prúdu anódy a katódy
Jednou z primárnych aplikácií elektrického vodivého filmu v batériách je súčasný kolektor pre anódu aj katódu. V batérii je zberateľ prúdu zodpovedný za zhromažďovanie a vykonávanie elektrického prúdu generovaného počas elektrochemických reakcií v elektródach.Elektrický vodivý filmPonúka niekoľko výhod oproti tradičným súčasným zberateľom, ako sú kovové fólie.
Po prvé, má vynikajúcu elektrickú vodivosť. Vodivé materiály vo filme, ako sú uhlíkové nanotrubice alebo vodivé polyméry, môžu poskytnúť nízku odolnú dráhu pre elektróny. Tento nízky odpor znižuje vnútorný odpor batérie, čo vedie k vyššej energetickej účinnosti. Ak je vnútorný odpor nízky, počas procesov náboja a výboja sa stráca menej energie ako teplo. Výsledkom je, že batéria môže dodávať viac svojej uloženej energie do externého obvodu, čím sa zlepší celkový výkon zariadenia, ktoré poháňa.
Po druhé, elektrický vodivý film je ľahký. V aplikáciách, kde je hmotnosť kritickým faktorom, napríklad v prenosnej elektronike a elektrických vozidlách, môže použitie zberateľov ľahkého prúdu výrazne znížiť celkovú hmotnosť batérie. Ľahšia batéria znamená, že na presun zariadenia je potrebná menej energie, zvýšenie pomeru energie a hmotnosti a potenciálne rozširovanie rozsahu elektrických vozidiel alebo výdrže batérie prenosných zariadení.
Po tretie, má dobrú flexibilitu. To mu umožňuje prispôsobiť sa rôznym tvarom a veľkostiam elektród batérie. V moderných dizajnoch batérií existuje trend smerom k kompaktnejším a prispôsobenejším tvarom batérie. Elektrický vodivý film sa dá ľahko prispôsobiť týmto jedinečným návrhom, čo umožňuje vývoj inovatívnejších architektúr batérií.
2. Oddeľovač
Oddeľovače batérií sú základné komponenty, ktoré bránia krátke obvody medzi anódou a katódou a zároveň umožňujú priechod iónov. Potiahnutie oddeľovača elektrickým vodivým filmom môže vylepšiť výkon batérie niekoľkými spôsobmi.
Vodivý povlak môže zlepšiť iónovú vodivosť oddeľovača. Poskytnutím ďalších vodivých ciest pre ióny znižuje iónový odpor v batérii. To vedie k rýchlejšiemu prenosu iónov medzi anódou a katódou, čo je obzvlášť dôležité pre aplikácie s vysokým výkonom. Napríklad v elektrických vozidlách sú batérie s vysokou energiou potrebné na zabezpečenie rýchleho zrýchlenia a regeneračného brzdenia. Oddeľovač potiahnutý elektrickým vodivým filmom môže pomôcť splniť tieto vysoké požiadavky na energiu uľahčením rýchleho pohybu iónov.
Okrem toho môže vodivý povlak tiež zvýšiť mechanickú stabilitu oddeľovača. V niektorých prípadoch môže oddeľovač zaznamenať mechanické napätie počas cyklov nabíjania a vybíjania batérie. Elektrický vodivý filmový povlak môže pôsobiť ako posilňovacia vrstva, ktorá zabráni odlučovača od roztrhnutia alebo deformovania. To zlepšuje dlhodobú spoľahlivosť batérie a znižuje riziko krátkych obvodov, čo by mohlo potenciálne viesť k zlyhaniu batérie alebo dokonca k bezpečnostným rizikom.
3. Pevné - stavové batérie
Batérie s pevnými - štátnymi batériami sa považujú za budúcnosť technológie batérií kvôli ich vysokej hustote energie, zlepšenej bezpečnosti a dlhej životnosti cyklu. Elektrický vodivý film zohráva významnú úlohu pri vývoji a výkone pevných - štátnych batérií.
V batériách v tuhej úrovni je elektrolyt tuhý materiál. Jednou z výziev v technológii pevných - štátnych batérií je dosiahnutie dobrého kontaktu medzi elektródami a pevným elektrolytom. Elektrický vodivý film sa môže použiť ako vrstva rozhrania medzi elektródami a tuhým elektrolytom. Môže zlepšiť elektrický kontakt medzi týmito komponentmi, čím sa zníži kontaktný odpor. To je rozhodujúce pre efektívny prenos náboja medzi elektródami a elektrolyt, ktorý je nevyhnutný pre správnu prevádzku batérie v tuhej stanici.
Okrem toho môže elektrický vodivý film pomôcť stabilizovať rozhranie tuhého - elektrolytu. Počas cyklov nabíjania a vybíjania batérie môže rozhranie medzi elektródami a tuhým elektrolytom podstúpiť chemické a štrukturálne zmeny. Tieto zmeny môžu viesť k tvorbe odporových vrstiev, ktoré zvyšujú vnútorný odpor batérie a znižujú jej výkon. Vodivý film môže pôsobiť ako ochranná vrstva, ktorá bráni tvorbe týchto odporových vrstiev a udržiavaním stabilného rozhrania počas celej životnosti batérie.
4. Termálna správa batérie
Správa tepla je kritickým aspektom prevádzky batérie. Nadmerné teplo môže degradovať výkon batérie, znížiť jej životnosť cyklu a dokonca predstavovať bezpečnostné riziká. Elektrický vodivý film sa dá použiť v systémoch tepelnej správy batérií.
Vodivú povahu filmu mu umožňuje pôsobiť ako vrstva vodivej tepla. Môže pomôcť rozptyľovať teplo generované počas procesov náboja a výboja efektívnejšie. Roztiahnutím tepla rovnomerne cez povrch batérie znižuje teplotný gradient v batérii. Jednomernejšie rozdelenie teploty pomáha predchádzať horúcim škvrnám, čo môže spôsobiť zrýchlené degradáciu batérie.
Okrem toho môže byť elektrický vodivý film integrovaný s inými komponentmi tepelného manažmentu, ako sú chladiče alebo chladiace dosky. Vďaka svojej flexibilite a ľahkej integrácii je vhodný materiál na vytváranie efektívnych riešení tepelného riadenia. Napríklad sa môže použiť na pripojenie batérií k chladiacemu systému, čím sa zabezpečí rýchle a efektívne prenášať teplo z buniek.
5. Senzory v batériách
Batérie sú komplexné systémy a je dôležité monitorovať ich stav nabíjania, stav zdravia a ďalšie parametre v reálnom čase. Elektrický vodivý film sa dá použiť na vytvorenie senzorov v batérii.
Vodivé filmy môžu byť navrhnuté tak, aby zmenili svoje elektrické vlastnosti v reakcii na zmeny v prostredí batérie. Napríklad môžu byť citliví na teplotu, tlak alebo koncentráciu určitých chemických druhov v batérii. Monitorovaním týchto zmien v elektrických vlastnostiach je možné získať cenné informácie o stave batérie.
Tieto senzory môžu byť integrované priamo do štruktúry batérie, čím poskytujú presnejšie a skutočnejšie hodnotenie stavu batérie. Tieto informácie sa môžu použiť na optimalizáciu procesov nabíjania a vybíjania, predchádzanie nadmernému nabíjaniu alebo nadmernému vybíjaniu a zlepšenie celkovej bezpečnosti a spoľahlivosti batérie.
Záver
Ako dodávateľ elektrického vodivého filmu sme nadšení mnohými aplikáciami a potenciálnymi výhodami nášho produktu v priemysle batérií. Od zlepšovania zberu prúdu a výkonu oddeľovača až po zvýšenie tepelného riadenia a umožňujúceho snímanie batérie, elektrický vodivý film zohráva čoraz dôležitejšiu úlohu pri vývoji pokročilých technológií batérií.
Ak máte záujem preskúmať používanie elektrického vodivého filmu vo vašich výrobkoch z batérií, odporúčame vám, aby ste nás kontaktovali kvôli podrobnej diskusii. Náš tím expertov je pripravený poskytnúť vám najlepšie riešenia prispôsobené vašim konkrétnym potrebám. Či už ste výrobca batérií, výskumný pracovník alebo vývojár zariadení s batériou - tešíme sa, že s vami spolupracujeme na posunutí budúcnosti technológie batérií vpred.
Odkazy
- Arora, P., & Zhang, Z. (2004). Oddeľovače batérií. Chemical Reviews, 104 (10), 4419 - 4462.
- Goodenough, JB, & Kim, Y. (2010). Výzvy pre nabíjateľné Li batérie. Chémia materiálov, 22 (3), 587 - 603.
- Manthiram, A. (2017). Perspektíva lítium -iónových batérií pre elektrické vozidlá. Journal of the Electrochemical Society, 164 (14), A3033 - A3044.