Razvoj tehnologije baterije presudan je za napredak modernog društva, napajajući sve, od prijenosne elektronike do električnih vozila i velikih sustava za skladištenje energije. Električni vodljivi film, proizvod za koji smo specijalizirani kao dobavljač, igra sve važnije ulogu u aplikacijama baterija. U ovom ćemo blogu istražiti različite primjene električnog vodljivog filma u baterijama i kako doprinosi poboljšanju performansi baterije.
1. Zbirka struje anode i katode
Jedna od primarnih primjena električnog vodljivog filma u baterijama je kao trenutni kolektor i za anodu i za katodu. U bateriji, strujni sakupljač odgovoran je za prikupljanje i provođenje električne struje nastale tijekom elektrokemijskih reakcija na elektrodama.Električni provodljivi filmNudi nekoliko prednosti u odnosu na tradicionalne aktualne kolekcionare kao što su metalne folije.
Prvo, ima izvrsnu električnu vodljivost. Vodivi materijali unutar filma, poput ugljikovih nanocjevčica ili vodljivih polimera, mogu pružiti put niskog otpora za elektrone. Ovaj nizak otpor smanjuje unutarnji otpor baterije, što zauzvrat dovodi do veće energetske učinkovitosti. Kad je unutarnji otpor nizak, manje energije se troši kao toplina tijekom procesa naboja i pražnjenja. Kao rezultat toga, baterija može pružiti više svoje pohranjene energije u vanjski krug, poboljšavajući ukupne performanse uređaja koji on pokreće.
Drugo, električni vodljivi film je lagan. U aplikacijama u kojima je težina kritični faktor, poput prijenosne elektronike i električnih vozila, upotreba laganih kolektora struje može značajno smanjiti ukupnu težinu baterije. Lakša baterija znači da je potrebno manje energije za pomicanje uređaja, povećavajući omjer energije - do težine i potencijalno proširenje raspona električnih vozila ili trajanja baterije prijenosnih uređaja.
Treće, ima dobru fleksibilnost. To mu omogućava da se podudara s različitim oblicima i veličinama elektroda baterija. U modernim dizajnom baterija postoji trend prema kompaktnijim i prilagođenim oblicima baterije. Električni vodljivi film može se lako prilagoditi ovim jedinstvenim dizajnom, omogućujući razvoj inovativnijih arhitektura baterija.
2. Premaz separatora
Separatori baterija su bitne komponente koje sprječavaju kratke spojeve između anode i katode, a istovremeno dopuštaju prolazak iona. Prevladavanje separatora električnim vodljivim filmom može poboljšati performanse baterije na nekoliko načina.
Vodivi premaz može poboljšati ionsku vodljivost separatora. Davanjem dodatnih vodljivih putova za ione, smanjuje ionski otpor unutar baterije. To dovodi do bržeg transporta iona između anode i katode, što je posebno važno za aplikacije visoke snage. Na primjer, u električnim vozilima potrebne su baterije s visokim napajanjem kako bi se osiguralo brzo ubrzanje i regenerativno kočenje. Separator obložen električnim vodljivim filmom može pomoći u ispunjavanju ovih visokih zahtjeva za napajanjem olakšavajući brzo kretanje iona.
Nadalje, vodljivi premaz također može poboljšati mehaničku stabilnost separatora. U nekim slučajevima separator može osjetiti mehanički stres tijekom ciklusa punjenja i pražnjenja baterije. Električni provodljivi prekrivač može djelovati kao ojačani sloj, sprečavajući separator da se suze ili deformira. To poboljšava dugoročnu pouzdanost baterije i smanjuje rizik od kratkih krugova, što bi moglo dovesti do kvara baterije ili čak opasnosti od sigurnosti.
3. Čvrsta - stanja baterije
Čvrsta - stanja baterije smatraju se budućnošću tehnologije baterija zbog velike gustoće energije, poboljšane sigurnosti i dugog životnog vijeka. Električni vodljivi film ima značajnu ulogu u razvoju i izvedbi čvrstih stanja baterija.
U čvrstim stanjama, elektrolit je čvrsti materijal. Jedan od izazova u tehnologiji solidne stanja baterija je postizanje dobrog kontakta između elektroda i čvrstog elektrolita. Električni vodljivi film može se koristiti kao sloj sučelja između elektroda i čvrstog elektrolita. Može poboljšati električni kontakt između ovih komponenti, smanjujući kontaktni otpor. To je ključno za učinkovit prijenos naboja između elektroda i elektrolita, što je ključno za pravilan rad baterije od čvrstog stanja.
Nadalje, električni vodljivi film može pomoći u stabilizaciji sučelja od krutog - elektrolita. Tijekom ciklusa punjenja i pražnjenja baterije, sučelje između elektroda i čvrstog elektrolita može proći kemijske i strukturne promjene. Te promjene mogu dovesti do stvaranja otpornih slojeva, koji povećavaju unutarnji otpor baterije i smanjuju njegove performanse. Vodivi film može djelovati kao zaštitni sloj, sprječavajući stvaranje ovih otpornih slojeva i održavajući stabilno sučelje tijekom života baterije.
4. Upravljanje termalnim baterijama
Upravljanje toplinom kritičan je aspekt rada baterije. Prekomjerna toplina može smanjiti performanse baterije, smanjiti život ciklusa, pa čak i sigurnosni rizik. Električni vodljivi film može se koristiti u sustavima toplinskog upravljanja baterijama.
Provodljiva priroda filma omogućava mu da djeluje kao toplinski - provodni sloj. Može pomoći u uklanjanju topline koja se stvara tijekom procesa punjenja i pražnjenja učinkovitije. Rasprostranjenom toplinom ravnomjerno po površini baterije, smanjuje gradijent temperature unutar baterije. Ujednačena raspodjela temperature pomaže u sprječavanju vrućih točaka, što može uzrokovati ubrzanu degradaciju baterije.
Osim toga, električni vodljivi film može se integrirati s drugim komponentama toplinskog upravljanja, poput hladnjaka ili hladnih ploča. Njegova fleksibilnost i jednostavnost integracije čine ga prikladnim materijalom za stvaranje učinkovitih rješenja za toplinsko upravljanje. Na primjer, može se koristiti za povezivanje ćelija baterije na rashladni sustav, osiguravajući da se toplina brzo i učinkovito prenosi iz ćelija.
5. Senzori u baterijama
Baterije su složeni sustavi, a važno je nadzirati njihovo stanje naboja, stanja zdravlja i drugih parametara u stvarnom vremenu. Električni vodljivi film može se koristiti za stvaranje senzora unutar baterije.
Vodivi filmovi mogu biti dizajnirani tako da promijene svoja električna svojstva kao odgovor na promjene u okruženju baterije. Na primjer, oni mogu biti osjetljivi na temperaturu, tlak ili koncentraciju određenih kemijskih vrsta unutar baterije. Praćenjem ovih promjena u električnim svojstvima moguće je dobiti vrijedne informacije o stanju baterije.
Ovi senzori mogu se integrirati izravno u strukturu baterije, pružajući precizniju i stvarnu procjenu stanja baterije. Te se informacije mogu koristiti za optimizaciju procesa punjenja i ispuštanja, spriječiti punjenje ili prekoračenje - i poboljšati ukupnu sigurnost i pouzdanost baterije.
Zaključak
Kao dobavljač električnog vodljivog filma, uzbuđeni smo zbog brojnih primjena i potencijalnih prednosti našeg proizvoda u industriji baterije. Od poboljšanja trenutnih prikupljanja i performansi separatora do poboljšanja toplinskog upravljanja i omogućavanja senziranja baterija, električni provodljivi film igra sve važniju ulogu u razvoju naprednih tehnologija baterija.
Ako ste zainteresirani za istraživanje upotrebe električnog vodljivog filma u svojim proizvodima za baterije, potičemo vas da nas kontaktirate na detaljnu raspravu. Naš tim stručnjaka spreman je pružiti vam najbolja rješenja prilagođena vašim specifičnim potrebama. Bez obzira jeste li proizvođač baterije, istraživač ili programer uređaja s pogonom na baterije, radujemo se suradnji s vama kako biste usmjerili budućnost tehnologije baterije naprijed.
Reference
- Arora, P., i Zhang, Z. (2004). Separatori baterije. Kemijski pregledi, 104 (10), 4419 - 4462.
- Goodenough, JB, & Kim, Y. (2010). Izazovi za punjive Li baterije. Kemija materijala, 22 (3), 587 - 603.
- Manthiram, A. (2017). Perspektiva na litij -ionske baterije za električna vozila. Časopis Elektrokemijskog društva, 164 (14), A3033 - A3044.