Estudo da indústria de folhas de alumínio revestidas a carbono - razões para a expansão da produção em grande escala
Índice
No atual indústria das pilhas de lítioAs baterias de iões de lítio têm sido amplamente utilizadas em dispositivos electrónicos portáteis, veículos de energia nova e centrais de armazenamento de energia, etc. Para além dos quatro materiais principais, o conjunto fluido é uma parte importante da bateria de lítio, representando 10% a 13% do peso total, a sua espessura, o peso e o desempenho da superfície afectarão o desempenho das baterias de lítio.
Entre eles, a folha de alumínio como fluido coletor catódico, com o crescimento contínuo das remessas de baterias de energia e a expansão em larga escala da capacidade de produção, a demanda do mercado manteve uma tendência de crescimento significativa. Desde este ano, as principais empresas de baterias de lítio e empresas de folhas começaram a realizar uma expansão em grande escala de folhas de alumínio compostas de alta qualidade, ou seja, folha de alumínio revestida a carbono.
Vantagens da folha de alumínio revestida a carbono
A camada de passivação na superfície da folha de alumínio pode evitar a corrosão do eletrólito durante o carregamento e o descarregamento, e é frequentemente utilizada como coletor catódico para combinar LiCoO2, manganato de lítio, materiais ternários e LiFePO4, etc.
No entanto, a folha de alumínio convencional tem normalmente as seguintes limitações.
Área de contacto limitada com o material positivo na folha do elétrodo, afectando a resistência interna da folha do elétrodo positivo.
Força de ligação limitada com o aglutinante e o material ativo, o que leva a uma ligação frouxa entre os materiais das partículas e a uma fácil queda do pó devido a alterações constantes no volume do elétrodo durante o carregamento e descarregamento cíclicos, resultando numa rápida diminuição da capacidade da bateria e do ciclo de vida.
Os produtos de decomposição da oxidação do eletrólito ocorrem na superfície da reação eletroquímica, conduzindo e acelerando a corrosão da folha de alumínio. Por conseguinte, a tendência de aplicação de baterias topo de gama, especialmente pilha de lítio ternária é a necessidade de modificação da folha de alumínio.
Os principais métodos de modificação da folha de alumínio são os seguintes.
Revestimentos condutores (carbono revestido à superfície, revestimento de grafeno, revestimento de nanotubos de carbono, revestimento de compósitos)
Estrutura porosa 3D (estrutura de espuma, estrutura de nanorobras, mecanismo de nanocone, mecanismo de trama de fibras).
Tratamento de modificação do compósito.
Entre eles, o revestimento superficial de carbono é um método comum de modificação da folha de alumínio.
A folha de alumínio revestida de carbono é um material utilizado para o coletor de cátodo de baterias de iões de lítio após a adição de uma camada de revestimento de carbono à superfície da folha de alumínio. O pó de carbono é misturado com determinados agentes formadores de película, solventes e auxiliares para formar uma pasta e, em seguida, revestido na superfície da folha de alumínio, formando uma camada densa de revestimento de carbono após a secagem.
Em comparação com a folha de alumínio em branco, a folha de alumínio revestida a carbono melhora a condutividade eléctrica da folha do elétrodo positivo e pode reduzir a resistência interna da bateria. Por exemplo, o próprio fosfato de ferro-lítio tem baixa condutividade eléctrica e não possui uma ponte para transferir electrões entre ele e a folha de alumínio leve. Após o tratamento com revestimento de carbono, a folha de alumínio revestida de carbono pode desempenhar o papel de uma ponte para unir firmemente o material ativo do cátodo à folha de alumínio e incorporar as partículas umas às outras, melhorando assim a condutividade eléctrica da folha do cátodo e, em última análise, reduzindo a resistência interna da bateria.
Além disso, a folha de alumínio revestida de carbono pode tornar a superfície da folha de alumínio uniformemente côncava e convexa, aumentando a área de contacto entre o material ativo no eletrólito e o fluido do coletor catódico, transferindo assim electrões mais rapidamente e recolhendo corrente ao carregar e descarregar rapidamente a alta corrente, o que pode melhorar o desempenho de carga e descarga do multiplicador da bateria e ajudar as baterias de lítio a melhorar a sua eficiência e a adaptar-se ao carregamento rápido do grande multiplicador.
As vantagens são:
Diminuição da impedância interfacial do fluido do coletor, reduzindo a polarização e melhorando a vida útil do ciclo e o desempenho do multiplicador.
Melhorar a adesão do material ativo e do fluido coletor, reduzir a quantidade de aglutinante e diminuir o custo de produção.
Evitar a corrosão e a oxidação do fluido do coletor e prolongar a vida útil da célula.
Em resumo, a folha de alumínio revestida a carbono tem a capacidade de melhorar a densidade energética da bateria, inibir a polarização da bateria, reduzir a resistência interna da bateria, aumentar o ciclo de vida da bateria e é atualmente utilizada principalmente em baterias de fosfato de ferro e lítio. Nos últimos anos, com os requisitos de densidade de energia da bateria para melhorar, a demanda do mercado de folha de alumínio revestida de carbono continua a ser liberada, quase 90% das baterias de lítio de energia atual usaram folha de alumínio revestida de carbono.
Desenvolvimento de folha de alumínio revestida a carbono
A barreira central da folha de alumínio revestida a carbono reside na formulação do revestimento condutor, ou seja, o fabricante tem de produzir um revestimento funcional com desempenho estável, resistência à tensão, resistência à corrosão por eletrólito/ácido fluorídrico e elevada condutividade eléctrica, e revesti-lo uniformemente na superfície da folha de alumínio.
Os revestimentos condutores dividem-se em revestimentos condutores intrínsecos e revestimentos condutores de enchimento, os revestimentos condutores intrínsecos são a utilização dos seus próprios materiais poliméricos condutores, existem dificuldades de processamento, a estrutura conjugada é vulnerável a danos e custos de fabrico e outras deficiências, é difícil para aplicações em grande escala; os revestimentos condutores de enchimento são enchimentos condutores (tais como enchimentos metálicos, materiais de carbono) e agentes formadores de película, solventes e aditivos e outros revestimentos misturados, a atual industrialização dos principais revestimentos de carbono.
Nos revestimentos condutores à base de carbono, a grafite é utilizada em combinação com negro de fumo para um melhor processamento e condutividade; o grafeno é frequentemente adicionado ao revestimento para melhorar a condutividade e aumentar a resistência aos riscos e a flexibilidade. Além disso, como cargas, normalmente as cargas em flocos têm melhor condutividade do que as cargas esféricas, enquanto os nanotubos de carbono com rácios de aspeto maiores têm uma condutividade óptima.
Normalmente, a pasta condutora de carbono é constituída por materiais de carbono, materiais formadores de película, solventes e aditivos, os agentes formadores de película são resinas acrílicas, de poliuretano, epóxi, poliéster e alquídicas e outros aglutinantes comuns, a fim de aumentar as propriedades de formação de película, os agentes formadores de película são frequentemente utilizados em conjunto com os agentes de reticulação correspondentes; os solventes são verdadeiros solventes de resinas, com um certo grau de molhabilidade do material de carbono. Para satisfazer a procura de um mercado ecológico e seguro, as pastas condutoras à base de água tornaram-se uma tendência de investigação muito importante.
Situação do mercado das folhas de alumínio revestidas de carbono
No mercado global, o mercado consumidor de folhas de alumínio revestidas de carbono está concentrado principalmente na América do Norte, Europa, China e Japão e outros países e regiões com um sistema de desenvolvimento industrial mais completo, cuja escala de produção de folhas de alumínio revestidas de carbono da China e do Japão está entre a vanguarda global. Nos últimos anos, com o desenvolvimento económico do Sudeste Asiático, bem como a indústria global para o leste, Malásia, Indonésia, Tailândia e outros países do Sudeste Asiático, a taxa de crescimento da demanda do mercado de folhas de alumínio revestidas de carbono acelerou, o potencial de desenvolvimento do mercado futuro.
A concentração global do mercado de folha de alumínio revestida de carbono é alta, atualmente os fabricantes de folha de alumínio revestida de carbono estão localizados principalmente no Japão, China e outras regiões da Ásia-Pacífico. os custos de processamento da folha de alumínio revestida de carbono são altos, é a folha de alumínio de lítio comum 2-3 vezes. Nos últimos anos, juntamente com a densidade da bateria de lítio a jusante, o mercado de custo de folha de alumínio revestido de carbono, qualidade, desempenho, especificações e outros requisitos mais elevados, nas empresas relevantes melhorar ativamente, especificações de folha de alumínio revestido de carbono aumentou gradualmente, a função do mais rico.
A longo prazo, a indústria de folha de alumínio revestida de carbono continuará a diversificar, alto desempenho, funcionalização, atualização de direção de proteção ambiental, sua tecnologia de processamento para ser ainda mais otimizada, enquanto a atualização da demanda do mercado, também impulsionará o desenvolvimento de folha de alumínio revestida de carbono para alto desempenho, direção de funcionalização.
Estudo da indústria de folhas de alumínio revestidas a carbono - razões para a expansão da produção em grande escala
No atual indústria das pilhas de lítioAs baterias de iões de lítio têm sido amplamente utilizadas em dispositivos electrónicos portáteis, veículos de energia nova e centrais de armazenamento de energia, etc. Para além dos quatro materiais principais, o conjunto fluido é uma parte importante da bateria de lítio, representando 10% a 13% do peso total, a sua espessura, o peso e o desempenho da superfície afectarão o desempenho das baterias de lítio.
Entre eles, a folha de alumínio como fluido coletor catódico, com o crescimento contínuo das remessas de baterias de energia e a expansão em larga escala da capacidade de produção, a demanda do mercado manteve uma tendência de crescimento significativa. Desde este ano, as principais empresas de baterias de lítio e empresas de folhas começaram a realizar uma expansão em grande escala de folhas de alumínio compostas de alta qualidade, ou seja, folha de alumínio revestida a carbono.
Vantagens da folha de alumínio revestida a carbono
A camada de passivação na superfície da folha de alumínio pode evitar a corrosão do eletrólito durante o carregamento e o descarregamento, e é frequentemente utilizada como coletor catódico para combinar LiCoO2, manganato de lítio, materiais ternários e LiFePO4, etc.
No entanto, a folha de alumínio convencional tem normalmente as seguintes limitações.
Área de contacto limitada com o material positivo na folha do elétrodo, afectando a resistência interna da folha do elétrodo positivo.
Força de ligação limitada com o aglutinante e o material ativo, o que leva a uma ligação frouxa entre os materiais das partículas e a uma fácil queda do pó devido a alterações constantes no volume do elétrodo durante o carregamento e descarregamento cíclicos, resultando numa rápida diminuição da capacidade da bateria e do ciclo de vida.
Os produtos de decomposição da oxidação do eletrólito ocorrem na superfície da reação eletroquímica, conduzindo e acelerando a corrosão da folha de alumínio. Por conseguinte, a tendência de aplicação de baterias topo de gama, especialmente pilha de lítio ternária é a necessidade de modificação da folha de alumínio.
Os principais métodos de modificação da folha de alumínio são os seguintes.
Tratamento de superfície (gravura química, gravura eletroquímica, anodização DC, tratamento corona)
Revestimentos condutores (carbono revestido à superfície, revestimento de grafeno, revestimento de nanotubos de carbono, revestimento de compósitos)
Estrutura porosa 3D (estrutura de espuma, estrutura de nanorobras, mecanismo de nanocone, mecanismo de trama de fibras).
Tratamento de modificação do compósito.
Entre eles, o revestimento superficial de carbono é um método comum de modificação da folha de alumínio.
A folha de alumínio revestida de carbono é um material utilizado para o coletor de cátodo de baterias de iões de lítio após a adição de uma camada de revestimento de carbono à superfície da folha de alumínio. O pó de carbono é misturado com determinados agentes formadores de película, solventes e auxiliares para formar uma pasta e, em seguida, revestido na superfície da folha de alumínio, formando uma camada densa de revestimento de carbono após a secagem.
Em comparação com a folha de alumínio em branco, a folha de alumínio revestida a carbono melhora a condutividade eléctrica da folha do elétrodo positivo e pode reduzir a resistência interna da bateria. Por exemplo, o próprio fosfato de ferro-lítio tem baixa condutividade eléctrica e não possui uma ponte para transferir electrões entre ele e a folha de alumínio leve. Após o tratamento com revestimento de carbono, a folha de alumínio revestida de carbono pode desempenhar o papel de uma ponte para unir firmemente o material ativo do cátodo à folha de alumínio e incorporar as partículas umas às outras, melhorando assim a condutividade eléctrica da folha do cátodo e, em última análise, reduzindo a resistência interna da bateria.
Além disso, a folha de alumínio revestida de carbono pode tornar a superfície da folha de alumínio uniformemente côncava e convexa, aumentando a área de contacto entre o material ativo no eletrólito e o fluido do coletor catódico, transferindo assim electrões mais rapidamente e recolhendo corrente ao carregar e descarregar rapidamente a alta corrente, o que pode melhorar o desempenho de carga e descarga do multiplicador da bateria e ajudar as baterias de lítio a melhorar a sua eficiência e a adaptar-se ao carregamento rápido do grande multiplicador.
As vantagens são:
Diminuição da impedância interfacial do fluido do coletor, reduzindo a polarização e melhorando a vida útil do ciclo e o desempenho do multiplicador.
Melhorar a adesão do material ativo e do fluido coletor, reduzir a quantidade de aglutinante e diminuir o custo de produção.
Evitar a corrosão e a oxidação do fluido do coletor e prolongar a vida útil da célula.
Em resumo, a folha de alumínio revestida a carbono tem a capacidade de melhorar a densidade energética da bateria, inibir a polarização da bateria, reduzir a resistência interna da bateria, aumentar o ciclo de vida da bateria e é atualmente utilizada principalmente em baterias de fosfato de ferro e lítio. Nos últimos anos, com os requisitos de densidade de energia da bateria para melhorar, a demanda do mercado de folha de alumínio revestida de carbono continua a ser liberada, quase 90% das baterias de lítio de energia atual usaram folha de alumínio revestida de carbono.
Desenvolvimento de folha de alumínio revestida a carbono
A barreira central da folha de alumínio revestida a carbono reside na formulação do revestimento condutor, ou seja, o fabricante tem de produzir um revestimento funcional com desempenho estável, resistência à tensão, resistência à corrosão por eletrólito/ácido fluorídrico e elevada condutividade eléctrica, e revesti-lo uniformemente na superfície da folha de alumínio.
Os revestimentos condutores dividem-se em revestimentos condutores intrínsecos e revestimentos condutores de enchimento, os revestimentos condutores intrínsecos são a utilização dos seus próprios materiais poliméricos condutores, existem dificuldades de processamento, a estrutura conjugada é vulnerável a danos e custos de fabrico e outras deficiências, é difícil para aplicações em grande escala; os revestimentos condutores de enchimento são enchimentos condutores (tais como enchimentos metálicos, materiais de carbono) e agentes formadores de película, solventes e aditivos e outros revestimentos misturados, a atual industrialização dos principais revestimentos de carbono.
Nos revestimentos condutores à base de carbono, a grafite é utilizada em combinação com negro de fumo para um melhor processamento e condutividade; o grafeno é frequentemente adicionado ao revestimento para melhorar a condutividade e aumentar a resistência aos riscos e a flexibilidade. Além disso, como cargas, normalmente as cargas em flocos têm melhor condutividade do que as cargas esféricas, enquanto os nanotubos de carbono com rácios de aspeto maiores têm uma condutividade óptima.
Normalmente, a pasta condutora de carbono é constituída por materiais de carbono, materiais formadores de película, solventes e aditivos, os agentes formadores de película são resinas acrílicas, de poliuretano, epóxi, poliéster e alquídicas e outros aglutinantes comuns, a fim de aumentar as propriedades de formação de película, os agentes formadores de película são frequentemente utilizados em conjunto com os agentes de reticulação correspondentes; os solventes são verdadeiros solventes de resinas, com um certo grau de molhabilidade do material de carbono. Para satisfazer a procura de um mercado ecológico e seguro, as pastas condutoras à base de água tornaram-se uma tendência de investigação muito importante.
Situação do mercado das folhas de alumínio revestidas de carbono
No mercado global, o mercado consumidor de folhas de alumínio revestidas de carbono está concentrado principalmente na América do Norte, Europa, China e Japão e outros países e regiões com um sistema de desenvolvimento industrial mais completo, cuja escala de produção de folhas de alumínio revestidas de carbono da China e do Japão está entre a vanguarda global. Nos últimos anos, com o desenvolvimento económico do Sudeste Asiático, bem como a indústria global para o leste, Malásia, Indonésia, Tailândia e outros países do Sudeste Asiático, a taxa de crescimento da demanda do mercado de folhas de alumínio revestidas de carbono acelerou, o potencial de desenvolvimento do mercado futuro.
A concentração global do mercado de folha de alumínio revestida de carbono é alta, atualmente os fabricantes de folha de alumínio revestida de carbono estão localizados principalmente no Japão, China e outras regiões da Ásia-Pacífico. os custos de processamento da folha de alumínio revestida de carbono são altos, é a folha de alumínio de lítio comum 2-3 vezes. Nos últimos anos, juntamente com a densidade da bateria de lítio a jusante, o mercado de custo de folha de alumínio revestido de carbono, qualidade, desempenho, especificações e outros requisitos mais elevados, nas empresas relevantes melhorar ativamente, especificações de folha de alumínio revestido de carbono aumentou gradualmente, a função do mais rico.
A longo prazo, a indústria de folha de alumínio revestida de carbono continuará a diversificar, alto desempenho, funcionalização, atualização de direção de proteção ambiental, sua tecnologia de processamento para ser ainda mais otimizada, enquanto a atualização da demanda do mercado, também impulsionará o desenvolvimento de folha de alumínio revestida de carbono para alto desempenho, direção de funcionalização.