Kuidas saab ultrahelipihustuskate parandada akuelektroodide tootmist?

Uute energiasõidukite, energiasalvestussüsteemide ja olmeelektroonika kiire arenguga seab akude tootmistehnoloogia elektroodide jõudlusele üha kõrgemaid nõudmisi. Elektroodide katete ühtlus, paksuse reguleerimine, materjali kasutamine ja liidese kvaliteet mõjutavad otseselt aku energiatihedust, tsükli eluiga ja konsistentsi.

 

Traditsioonilistes elektroodide tootmisprotsessides kasutatakse tera katmist, rullkatet ja pilu katmist laialdaselt-suurtootmises. Kuid õhukeste -kileelektroodide, funktsionaalsete kihtide, laboratoorsete uuringute, uudsete akumaterjalide ja keeruliste substraatide katmiseks on ultrahelipihustusega pihustustehnoloogia kujunemas oluliseks täppiskatmislahenduseks. Ultraheli pihustamine sobib eriti hästi õhukeste funktsionaalsete kihtide, madala kuni keskmise tahke sisaldusega koostiste, mitmekihiliste struktuuride ja täiustatud akumaterjalide arendamiseks, kuid see ei pruugi asendada kõiki suuremahulisi traditsioonilisi katmisprotsesse suure-tahke-sisaldusega paksude elektroodide jaoks.

 

Ultraheli pihustamise peamised rakendused akuelektroodides

1. Positiivse elektroodi materjali pihustamine
Ultraheli pihustamist saab kasutada positiivsete elektroodide aktiivsete materjalide ühtlaseks ladestamiseks voolukollektorite pinnale, näiteks alumiiniumfooliumile. Sõltuvalt akusüsteemist ja materjali koostisest saab seda kasutada liitiumraudfosfaadiga (LFP) seotud materjalide, kolmekomponentsete katoodmaterjalide, juhtivate tahma dispersioonide, grafeeni ja süsiniknanomaterjalide, sideainete ja funktsionaalsete lisandite jaoks. Mitme õhukese kihi pihustamisega saab järk-järgult moodustada soovitud funktsionaalse katte ja parandada materjali ühtlast jaotumist aluspinna pinnal.

2. Negatiivse elektroodi materjali pihustamine
Grafiidil, räni{0}}põhiste materjalide ja muude uudsete anoodimaterjalide puhul saab eksperimentaalseks elektroodide valmistamiseks ja pinna funktsionaalsete kihtide sadestamiseks kasutada ultrahelipihustamist. Eelkõige uute räni-süsinikanoodide, grafeenkomposiitide ja nanomaterjalide uurimisel võib pihustamine aidata saavutada materjali paindlikumat sadestumist ja mitmekihilise struktuuri kujundamist.

3. Funktsionaalsed pinnakatted vask- ja alumiiniumfooliumpindadel
Vaskfoolium ja alumiiniumfoolium on liitiumakudes tavaliselt kasutatavad voolukollektori materjalid. Ultraheli pihustusseadmed võivad oma pindadele asetada juhtivaid kihte, süsinikmaterjalist katteid, nakkumist soodustavaid kihte, kaitsekihte ja funktsionaalseid liidesekihte.

4. Funktsionaalne kate patarei eraldajale
Lisaks elektroodide materjalide otsesele pihustamisele saab ultrahelipihustamist kasutada ka aku eraldajate, näiteks keraamiliste osakeste kattekihtide, polümeeri funktsionaalsete kihtide, grafeenoksiidi kattekihtide, isoleerivate kaitsekihtide ja modifitseeritud liidesekihtide funktsionaliseerimiseks.

 

Ultraheli pihustamise pihustusseadmete peamised eelised

1. Hea katte ühtlus
Ultraheli pihustamine võib moodustada pisikesi tilka, mis seejärel skaneeritakse ja pihustatakse täppisliigutamise platvormi abil, võimaldades materjalil aluspinna pinnal ühtlasemalt katta.

2. Võimaldab täpset paksuse reguleerimist
Seadmed saavad reguleerida lõplikku katte paksust, reguleerides vedeliku voolukiirust, pihustuskiirust, pihustuskordade arvu, düüsi liikumiskiirust, pihustuskaugust ja aluspinna temperatuuri.

3. Vähenda materjali raiskamist
Akumaterjalid, eriti nanomaterjalid, uudsed tahkis{0}}elektrolüütide materjalid ja suure-väärtusega aktiivmaterjalid, on tavaliselt kallid. Ultraheli pihustamine võimaldab täpse vedeliku etteande ja suunaga pihustamise abil materjale paigutada selleks ettenähtud kohtadesse, aidates sellega vähendada materjalikulu uurimis- ja arendusprotsessi ajal.

4. Sobib keerukatele aluspindadele
Lisaks traditsioonilistele lamedatele vask- ja alumiiniumfooliumidele on ultrahelipihustamist võimalik kasutada poorsetele struktuuridele ja keerukatele pindadele.

 

Millistele akutüüpidele see sobib?

Ultraheli pihustamise pihustustehnoloogiat saab rakendada uurimis- ja arendustegevuseks ning protsesside arendamiseks järgmistes valdkondades:

• Liitium{0}}ioonaku

• Tahkispatareid

• Naatriumioonaku

• Liitiummetallist patareid

• Kütuseelemendiga seotud elektroodid

• Paindlikud akud

• Mikroaku

• Struktuurakud

• Uute energiasalvestusmaterjalide uurimine ja arendus

 

RPS{0}}Sonicu ultrahelipihustusseadmete kasutusväärtus akutööstuses

Ultraheli pihustusseadmeid RPS-SONIC saab konfigureerida vastavalt erinevatele akumaterjalidele ja protsessinõuetele. Ultraheli düüside, täppisvedeliku etteandesüsteemide, automaatsete liikumisplatvormide ja küttesüsteemide abil on võimalik saavutada elektroodide materjalide automatiseeritud ja ühtlane pihustamine.

 

Seadmeid saab kasutada:

• Akude positiivsete elektroodide materjalide pihustamine

• Akude negatiivse elektroodi materjalide pihustamine

• Vase ja alumiiniumfooliumiga pindade katmine

• Juhtivate süsinikmaterjalide pihustamine

• Grafeeni ja süsiniknanomaterjalide katmine

• Patareide eraldajate funktsionaalne kate

• Tahkis{0}}aku õhukeste kilede valmistamine

• Mitmekihilised ja gradientfunktsionaalsed pinnakatted

• Uudsete akumaterjalide eksperimentaalne ja piloot{0}}katsetamine