Quruq elektrod ishlab chiqarish: solventsiz batareya yechimlari - Yangiliklar

XIAMEN, Xitoy- Global energiya almashinuvi akkumulyator xujayralarining ishlashi, ishlab chiqarish iqtisodiyoti va uglerod izini kamaytirish bo'yicha misli ko'rilmagan talablarni qo'yganligi sababli, xalqaro akkumulyator sanoati muhandislik burilish nuqtasiga etib bormoqda. O'ttiz yildan ko'proq vaqt davomida litiy-ion ishlab chiqarish bilan bog'liq bo'lgan an'anaviy nam atala qoplama jarayonlari tezda termodinamik, iqtisodiy va ekologik shiftlarga yaqinlashmoqda. Bunga javoban quruq akkumulyator elektrodi (DBE) texnologiyasi o'n yillikning eng muhim ishlab chiqarish yutuqlaridan biri sifatida paydo bo'ldi.

Kashshof tadqiqot konsorsiumlari, global avtomobil ishlab chiqaruvchilari va AQSh Energetika vazirligi tomonidan qo'llab-quvvatlangan sanoat tashabbuslari tomonidan barqaror batareya ishlab chiqarishning asosiy yo'li sifatida tan olingan, solventsiz elektrodlarni qayta ishlash oldingi ishlab chiqarish liniyasini butunlay qayta belgilaydi. Energiyani ko'p talab qiladigan quritish pechlari va zaharli organik erituvchilarga bo'lgan ishonchni yo'qotib, quruq elektrod ishlab chiqarish barcha qattiq holatdagi va keyingi avlod yuqori energiyali hujayralarni tijoratlashtirish uchun muhim texnologik ko'prik bo'lib xizmat qilgan holda transformativ xarajatlarni kamaytiradi.

Sanoatning dolzarbligi: nam atala qoplamasining cheklovlarini bartaraf etish

Quruq elektrodni qayta ishlash ortidagi o'zgaruvchan impulsni tushunish uchun an'anaviy nam atala qoplamasiga xos bo'lgan operatsion qiyinchiliklarni o'rganish kerak. An'anaviy ishlab chiqarishda faol materiallar, o'tkazuvchan qo'shimchalar va polimer biriktirgichlar (masalan, PVDF) toksik, uchuvchi organik erituvchilar - asosan katodlar uchun N-metil-2-pirolidon (NMP) yoki anodlar uchun deionlangan suv bilan aralashtiriladi - pompalanadigan suyuq atala.

Ushbu atala asosidagi yondashuv gigavatt-soat miqyosini osonlashtirgan bo'lsa-da, u katta tizimli samarasizlikni keltirib chiqaradi:

Kapital va energiya jarimalari:Ho'l atala oqim kollektor plyonkalariga quyilgandan so'ng, erituvchining butun hajmi ko'pincha uzunligi 60 dan 100 metrgacha cho'zilgan sanoat quritish pechlarida bug'lanishi kerak. Ixtisoslashgan kondanser tizimlari orqali NMPni isitish, aylanma va qayta tiklash butun hujayra zavodi energiya iste'molining taxminan 40% dan 50% gacha bo'ladi.
Atrof-muhit va me'yoriy hujjatlarga muvofiqlik:NMP Evropa Ittifoqi va Shimoliy Amerikada zaharli kimyoviy cheklovlar va REACH qoidalarini kuchaytiradi. Xavfli kimyoviy qayta tiklash tizimlarini qurish, ishlatish va texnik xizmat ko'rsatish gigafactory operatorlariga katta doimiy kapital va muvofiqlik xarajatlarini yuklaydi.
Jismoniy elektrod qalinligi cheklovlari:Nam atala quritishda erituvchi birinchi navbatda tashqi yuzadan bug'lanadi. Ushbu hodisa past molekulyar og'irlikdagi bog'lovchi zarralarni yuqori sirtga tortadigan yuqoriga qarab kapillyar tortishni hosil qiladi, bu esa bog'lovchi migratsiyaga olib keladi. Qalin, yuqori energiyali zichlikdagi elektrodlarni qoplashga urinayotganda, oqim kollektori yaqinida bog'lovchining kamayishi keyingi kalendarlash paytida kuchli delaminatsiyaga, yomon yopishishga va strukturaning yorilishiga olib keladi.

Suyuq erituvchilarni formuladan butunlay chiqarib tashlagan holda, quruq elektrod bilan ishlov berish quritish tunnellarini olib tashlaydi, erituvchi distillashni bekor qiladi va kapillyar bog'lovchi migratsiyani chetlab o'tadi. Bu akkumulyator ishlab chiqaruvchilariga uskunaning izlarini qisqartirish va kapital xarajatlarni to'g'ridan-to'g'ri faol material o'tkazuvchanligiga yo'naltirish imkonini beruvchi zavod iqtisodiyotini tubdan qayta qurish imkonini beradi.

Dry battery electrode multilayer film-foil thermal lamination

Nima uchun quruq elektrodlar qattiq holatdagi batareyalar uchun etishmayotgan havola hisoblanadi

An'anaviy lityum-ion batareyalarning iqtisodiy va ekologik muammolarini hal qilishdan tashqari, quruq elektrod ishlab chiqarish butun qattiq holatdagi batareyalar (ASSB) uchun ajralmas texnik shart sifatida tobora ko'proq e'tirof etilmoqda.

Yuqori samarali qattiq holat tizimlarining kimyoviy arxitekturasi, xususan, sulfid va galoid asosidagi qattiq elektrolitlar, kimyoviy erituvchilarga va iz namligiga o'ta sezgir. An'anaviy qutbli organik erituvchilar yoki ho'l atala bilan ishlov berish paytida suv ta'sirida sulfid elektrolitlari kuchli parchalanib, zaharli vodorod sulfidi gazini (H) chiqaradi.₂S) va buzuvchi kritik ion o'tkazuvchanlik tarmoqlari. Ixtisoslashgan qutbsiz organik erituvchilar parchalanishni ma'lum darajada yumshatishi mumkin bo'lsa-da, ularning yuqori qaynash nuqtalari to'liq quritishni juda qiyinlashtiradi va erituvchi qoldiq molekulalarni zich elektrod matritsasida ushlab turadi.

Bundan tashqari, qattiq holatdagi hujayralar faol katod zarralari va qattiq elektrolitlar o'tkazgichlari o'rtasida lityum-ion tashish yo'llarini saqlab turish uchun qattiq-qattiq jismoniy aloqani talab qiladi. Quruq ishlov berish faol materiallar, qattiq elektrolitlar kukunlari va elastomerik biriktiruvchi moddalarni mexanik aralashtirish va quruq siqishni bir xil, erituvchisiz kompozit membranalarga aylantirish imkonini beradi. Kompleksga integratsiyalashganda qattiq holatdagi akkumulyator uskunalari platformalar, quruq elektrod texnologiyasi parazitar erituvchining yon reaktsiyalarini yo'q qiladi, mo'rt elektrolitlar kristalitlarining termal degradatsiyasini oldini oladi va yuqori bosimli izostatik laminatsiya uchun optimallashtirilgan erkin elektrod plitalarini ishlab chiqaradi.

To'rt bosqichli quruq jarayon: changdan erkin plyonkagacha

Quruq elektrod texnologiyasini qo'llash suyuqlik dispersiyasi dinamikasidan voz kechishni, nam suyuqlik mexanikasini nozik kukunli metallurgiya va mexanik fibrilatsiyaga almashtirishni talab qiladi. Ishlab chiqaruvchilar va tadqiqot institutlarini sanoatlashgan yo'l bilan ta'minlash uchun TOB NEW ENERGY o'zaro bog'liq bo'lgan to'rt bosqichni o'z ichiga olgan tizimli, oxirigacha quruq texnologik muhandislik metodologiyasini ishlab chiqdi:

1. Yuqori qirqishli erituvchisiz changni aralashtirish

Faol materiallar, uglerod o'tkazuvchan moddalar va ixtisoslashtirilgan fibrillanuvchi bog'lovchilar (birinchi navbatda, politetrafloroetilen yoki PTFE) suyuqliklarsiz quruq holatda dozalanadi. Yuqori tezlikda kesish aralashtirish va haroratni aniq nazorat qilishdan foydalangan holda, mexanik ta'sir kuchlari mikroskopik PTFE polimer zanjirlarini echib, elektrokimyoviy faol joylarni yopib qo'ymasdan faol zarrachalarni qamrab oluvchi mikroskopik tarmoqqa o'xshash tarmoqni ishga tushiradi.

2. Erkin turgan plyonkani shakllantirish

Oldindan fibrillangan quruq kukunli birikma to'g'ridan-to'g'ri ixtisoslashtirilgan rulonli isitiladigan rulonli pressga beriladi. Qattiq issiqlik regulyatsiyasi va doimiy servo boshqariladigan chiziq bosimi ostida PTFE fibrillalari plastik deformatsiyalanadi, faol materiallarni doimiy, moslashuvchan va erkin quruq elektrod plyonkasiga qulflaydi. Mo'rt quritilgan bulamalardan farqli o'laroq, bu o'z-o'zidan qo'llab-quvvatlanadigan membrana yuqori mexanik kuchlanish va bir xil zichlikka ega.

3. Aniq ko'p o'tishli qalinligi kalendarlash

Aniq elektrokimyoviy yuklashga erishish mikron ostidagi qalinligi bir xilligini talab qiladi. Erkin quruq plyonka hujayra spetsifikatsiyasi talab qiladigan aniq maqsadli qalinlik va g'ovaklikka erishish uchun yuqori aniqlikdagi isitiladigan kalendar roliklarini kesib o'tadi. Bo'sh bo'shliqlarni qoldirish uchun erituvchi bug'lanishi yo'qligi sababli, hosil bo'lgan quruq plyonka misli ko'rilmagan qadoqlash zichligiga va zarrachalarning birikishiga erishadi.

4. Hozirgi kollektorni laminatsiyalash

Yakuniy bosqichda alyuminiy yoki mis oqim kollektor folga uchun Supero'tkazuvchilar yopishtiruvchi primerning ultra yupqa qatlami qo'llaniladi. Erkin turgan quruq elektrod plyonkasi bir vaqtning o'zida sinxronlashtirilgan termal siqish ostida astarlangan kollektor folga ustiga laminatsiyalanadi va aniq kesish va hujayralarni o'rash yoki yig'ish uchun tayyor, mustahkam quruq elektrod lasanini beradi.

Kalit taslimni amalga oshirishga intilayotgan ishlab chiqaruvchilar TOB NEW ENERGY kompaniyasining maxsus xizmatlaridan foydalanishlari mumkinquruq elektrod plyonkali eritmalar, bu laboratoriya formulasidan tortib doimiy roll-to-roll pilot tekshiruvigacha to'liq ishlov berish ketma-ketligini ta'minlaydi.

Muhandislik aniqligi: Quruq elektrod zanjiri bo'ylab asosiy uskunalar

Solventsiz elektrod ishlab chiqarishga o'tish muhandislik yukini to'g'ridan-to'g'ri mexanik aniqlik va rulon muhandisligiga o'tkazadi. Nam qoplamada suyuqlikni o'z-o'zidan tekislash rulonning kichik kamchiliklarini maskalashi mumkin; quruq ishlov berishda har qanday mikro o'lchamdagi mexanik oqim to'g'ridan-to'g'ri plyonka qalinligining og'ishi yoki yirtilishiga o'tadi.

Ushbu muammoni hal qilish uchun TOB NEW ENERGY quruq kukunni qayta ishlashning murakkabligi uchun mo'ljallangan maxsus mashinalarni etkazib beradi va uning zamonaviy avangardini tashkil qiladi.elektrodlarni tayyorlash uchun uskunalarportfel:

Quruq elektrod kukuni uchun laboratoriya jet tegirmonlari(TOB-WF-seriya):Siqilgan inert gaz yoki havodan foydalangan holda, tovushdan tez spiral havo oqimi zarrachalarni silliqlash kamerasi ichidagi tangensial to'qnashuvlarga tezlashtiradi. Bu o'ta nozik zarrachalar deaglomeratsiyasini va faol zarralar va tolali bog'lovchilarning termal degradatsiyasisiz bir tekis tarqalishini ta'minlaydi.
Servo boshqariladigan isitiladigan rolikli presslar (TOB-HRPE200-3AL seriyali):Uzluksiz quruq plyonka hosil qilish uchun maxsus ishlab chiqilgan ushbu yuqori qattiqlikdagi kalendrlar 150 darajagacha bo'lgan haroratlarda ishlashga qodir bo'lgan yuqori qattiqlikdagi xrom qoplangan qotishma roliklarga (HRC62) ega. Rulo sirtining silindrsimonligi ± 2 mkm oralig'ida sozlangan va 0 dan 2 mm gacha bo'lgan servo-nazoratli uzluksiz bo'shliqni sozlash bilan ular mikro yoriqlarsiz doimiy erkin plyonkalarni hosil qilish uchun zarur bo'lgan qattiq barqarorlikni ta'minlaydi.
Uzluksiz plyonkalarni prokatlash va laminatsiyalash qurilmalari (TOB-DRP-seriyasi):Nozik kuchlanishni nazorat qilish, issiq rulonli laminatsiya va avtomatlashtirilgan chekka kesishni birlashtirgan ushbu tizimlar tijorat uchuvchi tezligida mustaqil quruq plyonkalar va astarlangan metall plyonkalar o'rtasida choksiz kompozit bog'lanishni ta'minlaydi.
Inert atmosfera integratsiyasi:Havoga sezgir sulfidli qattiq holatdagi kimyolar uchun TOB quruq uskunalari to'g'ridan-to'g'ri maxsus ko'p stantsiyali qo'lqop qutilari tizimlari bilan integratsiyalashgan bo'lib, changni qayta ishlash va plyonkalarni o'rashda gigroskopik materiallarni himoya qilish uchun shudring nuqtalarini -60 darajadan past ushlab turadi.

Dekarbonizatsiya batareyasi Gigafactories: Iqtisodiy va ekologik daromadlar

Jahon bozorlari Evropa Ittifoqining batareyalar bo'yicha reglamenti kabi tizimlar doirasida hayot aylanish jarayonidagi uglerod izi qat'iy oshkor etilishini ta'minlaganligi sababli, quruq batareya elektrodlarini qayta ishlash gigafabrikaning raqobatbardoshligini o'zgartiradigan o'lchanadigan iqtisodiy va ekologik daromad keltiradi:

Uskunalar sarmoyasining 40% gacha kamayishi:100 metrli quritish pechlarini, erituvchini qayta tiklash uchun distillash minoralarini, portlashdan himoyalangan shamollatish infratuzilmasini va NMP saqlash tanklarini butunlay olib tashlash orqali zavod ishlab chiquvchilari uskunani sotib olishning dastlabki xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi.
Zavod maydonining 60% dan ortiq qisqarishi:Elektrodni qoplash va quritishga bag'ishlangan iz sezilarli darajada qisqaradi, sanoat ko'chmas mulk investitsiyalari va qurilish muhandislik xarajatlarini kamaytiradi.
Operatsion energiyaning 25% dan 45% gacha pasayishi:Yuqori haroratli issiq havo aylanishini va erituvchining kondensatsiyasini chetlab o'tish to'g'ridan-to'g'ri ko'p megavatt operatsion tejashga olib keladi va uglerod intensivligini sezilarli darajada kamaytiradi (kg CO₂ekv/kVt/soat) har bir ishlab chiqarilgan hujayra.
Kengaytirilgan hujayra elektrokimyoviy samaradorligi:Bog'lovchi migratsiya nuqsonlarisiz quruq elektrodlar yuqori yopishish kuchiga, past to'g'ridan-to'g'ri oqim ichki qarshiligiga (DCIR) va tez zaryadlash sharoitida ajoyib quvvatni saqlab qolishga erishadi. Bundan tashqari, hal qiluvchi ta'sir qiladigan mikro-g'ovaklarning yo'qligi 100 mg/sm² dan oshiq ultra qalin elektrodlarni ishlab chiqarishga imkon beradi, bu esa hujayraning hajmli energiya zichligini sezilarli darajada oshiradi.

TOB NEW ENERGY haqida

XIAMEN TOB NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. (TOB NEW ENERGY) toza energiya ishlab chiqarishni rivojlantirishga intilayotgan yetakchi global yuqori texnologiyali muhandislik korxonasi. 2012-yilda akkumulyator texnologiyalari sohasida 2002-yildan buyon faoliyat yuritayotgan kashshoflar tomonidan tashkil etilgan kompaniya litiy-ionli akkumulyatorlar, natriy-ionli batareyalar, qattiq holatdagi akkumulyatorlar va superkondensatorlar uchun keng qamrovli uskunalar, ilg‘or texnologik texnologiyalar va kalit muhandislik yechimlarini taqdim etadi.

Amerika Qoʻshma Shtatlari Patent va Savdo belgilari idorasi (Reg. No. 8,350.946) tomonidan federal tovar belgisini roʻyxatdan oʻtkazish va ISO9001 sertifikatiga ega operatsion bazaga ega boʻlgan TOB NEW ENERGY 200 dan ortiq muvaffaqiyatli loyihalarni taqdim etdi va Yevropa, Shimoliy Amerika, Osiyo-Tinch okeani mintaqasi va rivojlanayotgan mamlakatlar bozorlarida 8000 dan ortiq mijozlarni jihozladi. TOB NEW ENERGY dastgoh ustidagi tadqiqot asboblaridan GWh miqyosdagi avtomatlashtirilgan ishlab chiqarish liniyalarigacha butun dunyo bo'ylab toza texnologiya innovatorlariga kuch beradi.