Ինչ է պղնձե փայլաթիթեղը:
Նյութ, որի մասին ոչ ոք չի խոսում, քանի դեռ ինչ-որ բան այն չէ
Յուրաքանչյուր լիթիում-իոնային մարտկոց ունի պղնձե փայլաթիթեղ: Ձեր հեռախոսը, ձեր նոութբուքը, EV-ն կայանված է բոլորի դրսում՝ -: Նրբաթիթեղը նստում է գրաֆիտի անոդի հետևում և կատարում է մեկ աշխատանք՝ էլեկտրոնները տեղափոխել և դուրս բերել: Ոչ գլամուրային: Մատակարարները հիմնական ելույթներ չեն ստանում մարտկոցի կոնֆերանսներում: Բայց երբ փայլաթիթեղը ձախողվում է, ամբողջ բջիջը ձախողվում է:
Ես տասնհինգ տարի եմ անցկացրել այս ոլորտում: Պղնձե փայլաթիթեղը մի բան չէր, որի մասին ես շատ էի մտածում վաղ շրջանում: Կաթոդային նյութերը գրավեցին ամբողջ ուշադրությունը - NCM հարաբերակցությունները, կոբալտի ստացումը, նման բաներ: Փայլաթիթեղը հենց այնտեղ էր: Հետո ես սկսեցի տեսնել բջիջները, որոնք դաշտից վերադառնում էին պղնձի տարրալուծման խնդիրներով, և ես հասկացա, թե իրականում ինժեներներից շատերը որքան քիչ են հասկանում, թե ինչ է կատարվում այդ միջերեսում:
Հիմունքները, հակիրճ
Մարտկոցի-որակի պղնձե փայլաթիթեղի հաստությունը 6-ից 12 մկմ է շատ ծրագրերի համար: Որոշ արտադրողներ հրել են 4,5 մկմ: Մարդու մազը մոտավորապես 70 միկրոն է՝ կշեռքի զգացում տալու համար:
Այն պատրաստելու երկու եղանակ. Էլեկտրոլիտիկ նստեցում - դուք լուծում եք պղինձը ծծմբաթթվի մեջ, հոսանք անցնում լուծույթի միջով և պղնձե թիթեղները դուրս են գալիս պտտվող թմբուկի վրա: Կլպեք, փաթաթեք: Դա շուկայի 90-ից ավելի տոկոսն է: Մյուս մեթոդը գլանվածքն է, որտեղ դուք սկսում եք պղնձե ձուլակտորով և մեխանիկորեն բարակում այն կրկնվող անցումներով: Գլանելը ձեզ ավելի լավ մեխանիկական հատկություններ է տալիս, բայց ավելի թանկ արժե: Բջջային արտադրողներից շատերը չեն ցանկանում վճարել պրեմիում:
Ինչու որևէ մեկին հոգ է տանում հաստության մասին
Ավելի բարակ փայլաթիթեղը նշանակում է ավելի շատ տեղ ակտիվ նյութի համար նույն բջջի ծավալում: Դա էներգիայի խտությունն է: Վերջին տասնամյակի ընթացքում 8 միկրոնից մինչև 6 մկմ փայլաթիթեղը իրական խթան է տվել բջջային արտադրողներին՝ առանց որևէ այլ բան փոխելու նրանց դիզայնի մեջ: 6 մկմ-ից ավելի բարակ դառնալն ավելի դժվար է դառնում: Փայլաթիթեղը պատռվում է ծածկույթի ժամանակ: Այն կնճռոտվում է ոլորուն մեքենայի մեջ: Բերքատվությունը նվազում է.
Մի քանի տարի առաջ ես շրջեցի Ջյանսու նահանգում գտնվող ծածկույթի գիծը, որտեղ նրանք որակավորում էին 4,5 մկմ փայլաթիթեղը: Օպերատորները ստիպված են եղել դանդաղեցնել գծի արագությունը 30 տոկոսով, որպեսզի փայլաթիթեղը չպատռվի: Դրա համար ոչ ոք չէր ուրախանում։ Արտադրողականությունը կարևոր է, երբ փորձում եք հասնել ծախսերի թիրախներին:
Մակերեւութային խնդիր
Էլեկտրոլիտիկ փայլաթիթեղն ունի երկու կողմ. Թմբուկի կողմը փայլուն է և հարթ: Մյուս կողմը - փայլատ կողմը - ավելի շատ հյուսվածք ունի: Դուք ծածկում եք անոդի ցեխը փայլատ կողմի վրա, քանի որ կոշտությունը նպաստում է կպչունությանը: Տեսականորեն բավական պարզ:
Բայց մակերեսի կոշտությունը փոխզիջում է: Չափազանց հարթ, և ծածկույթը կեղևվում է մի քանի հարյուր ցիկլից հետո: Չափազանց կոպիտ, և ծածկույթի վրա հայտնվում են բարակ բծեր, որտեղ մերկ պղինձը շփվում է էլեկտրոլիտի հետ: Դա վատ է: Պղինձը լուծվում է էլեկտրոլիտում որոշակի պայմաններում, տեղափոխվում է կաթոդ, այնտեղ թիթեղներ է հայտնվում և, ի վերջո, կարճացնում է բջիջը: Ես տեսել եմ, որ բջիջներն այս կերպ խափանում են պահեստում - անգամ չշրջված մնալուց հետո, պարզապես այնտեղ նստած են քայքայող հոսանքի կոլեկտորով:
Նրբաթիթեղի մատակարարները մեծ ջանքեր են ծախսում կոշտությունը վերահսկելու համար: Լրացուցիչ փաթեթներ ծածկույթի լոգարանում: Տեղադրեք-բուժման քայլերը: Որոշ մատակարարներ թմբուկի կողմում նույնպես թեթև կոշտացնող բուժում են կատարում այն ծրագրերի համար, որտեղ երկու կողմերն էլ պատված են:
Կոռոզիան իսկական գլխացավանք է
Լիթիումի-իոնային բջիջների ստանդարտ էլեկտրոլիտը LiPF6-ն է՝ լուծարված օրգանական կարբոնատներում: Այն չպետք է հարձակվի պղնձի վրա: Պղինձը կայուն է անոդային պոտենցիալներում: Բայց միշտ կա խոնավության աղտոտվածություն - մասի մեկ միլիոնում, իհարկե, բայց դա կա: Խոնավությունը փոխազդում է LiPF6-ի հետ՝ առաջացնելով HF: Հիդրոֆտորաթթու. Տհաճ իրեր. Այն ուտում է պղինձ:
Մի ձախողման ռեժիմ, որը ես բազմիցս ուսումնասիրել եմ. անոդի ծածկույթը ճեղքվում է հեծանիվ վարելու ժամանակ, մերկ փայլաթիթեղը մերկացնում է, և HF-ն անցնում է աշխատանքի: Լուծված պղնձի իոնները սահում են տարանջատիչի միջով, նստում կաթոդի վրա որպես մետաղական պղինձ, և ի վերջո դուք ստանում եք փափուկ շորտ: Հզորության մարումը արագանում է: Երբեմն բջիջը օդափոխվում է: Մենք հետևեցինք մեկ հիշողությամբ փայլաթիթեղի վատ խմբաքանակին, որն ուներ չափազանց մակերեսային օքսիդ - օքսիդի շերտը չէր պաշտպանում հիմքում ընկած պղնձը այնպես, ինչպես պետք է:
Խորը լիցքաթափում և հակադարձում
Բջջը լիցքաթափում է իր անջատման լարման տակ, և անոդի ներուժը բարձրանում է: Գնացեք բավական հեռու և սկսում եք էլեկտրաքիմիական ճանապարհով լուծել պղինձը: Սա հակասական չէ - այն փաստագրված է գրականության մեջ, և ցանկացած փորձառու բջջային ինժեներ դա տեսել է:
Խնդիրը դրսևորվում է սերիական-կապակցված փաթեթներով, որտեղ բջիջներն ունեն անհամապատասխան հզորություններ: Ամենաթույլ բջիջը սկզբում դատարկվում է, այնուհետև մյուս բջիջները մղում են շրջադարձի: Փաթեթի դիզայներները դրա համար տեղադրում են պաշտպանական սխեմաներ: Սակայն պաշտպանիչ սխեմաները երբեմն ձախողվում են: Կեղծ պաշտպանության IC-ները իրական բան են մատակարարման շղթայում: Էժան BMS տախտակներ՝ բաղադրիչներով, որոնք չեն համապատասխանում տեխնիկական բնութագրերին: Ես տեսել եմ պղնձի տարրալուծում փաթեթների մեջ, որոնք ենթադրաբար հակադարձ պաշտպանություն ունեն:
Սիլիկոնը դժվարացնում է ամեն ինչ
Սիլիկոնային անոդները գալիս են: Բոլորը գիտեն, որ սիլիցիումը ավելի շատ լիթիում է պահում, քան գրաֆիտը - զանգվածային հիմունքներով մոտավորապես տասն անգամ ավելի շատ: Այն, ինչ մարդիկ միշտ չէ, որ մտածում են այն մասին, թե ինչ է անում սիլիկոնը ներկայիս կոլեկցիոների հետ:
Սիլիցիումը զանգվածաբար ընդլայնվում է, երբ այրվում է: Ավելի քան 300 տոկոս ծավալի փոփոխություն: Անոդի շերտը ուռչում և կծկվում է յուրաքանչյուր ցիկլով: Սովորական պղնձե փայլաթիթեղը նախատեսված չէր նման մեխանիկական սթրեսի համար: Հոգնածության ճեղքվածք. Շերտազերծում. Էլեկտրական շփման կորուստ. Սիլիկոնային անոդի որոշ մշակողներ աշխատում են բարձր-առաձգական պղնձի համաձուլվածքների կամ 3D{10}}կառուցվածքով ներկառուցված ծակոտկենությամբ{11}}փայլաթիթեղների հետ` ընդարձակումը հարմարեցնելու համար: Դա ակտիվ տարածք է, շատ սեփականության զարգացում, դեռ հստակ հաղթող չկա:
Մեկ նորաստեղծ ընկերություն, որի հետ ես խոսեցի անցյալ տարի, օգտագործում էր պղնձի{0}}նիկելի-սիլիցիումի համաձուլվածքի փայլաթիթեղ, որը բարձր ջերմաստիճանի դեպքում պահպանում էր առաձգական ուժը 500 ՄՊա-ից բարձր: Առևտուրը-նվազեցրեց մաքուր պղնձի հաղորդունակությունը - գուցե 60 տոկոսով: Նրանց կիրառման համար այն աշխատեց: Պարզ չէ, թե արդյոք այն մասշտաբների է հասնում:
Մատակարարման շղթայի իրողությունները
Մարտկոցների պղնձե փայլաթիթեղի մեծ մասը գալիս է Չինաստանից, Ճապոնիայից և Կորեայից մի քանի արտադրողներից: Furukawa, Mitsui, Iljin, Tongguan - այդ անունները անընդհատ հայտնվում են տեխնիկական աղյուսակներում: Հյուսիսամերիկյան և եվրոպական բջջային արտադրողները հիմնականում ներկրում են: Խոսվում է փայլաթիթեղի արտադրության տեղայնացման մասին, քանի որ տարածաշրջանային մարտկոցների հզորությունը հայտնվում է առցանց, բայց տարիներ են պահանջվում այդ հնարավորությունը ստեղծելու համար: Էլեկտրոլիտիկ փայլաթիթեղի արտադրությունը սարքավորում է-ինտենսիվ և գիտելիք{6}}ինչքան կարևոր է: Դուք չեք կարող պարզապես մեքենաներ գնել և սկսել որակյալ փայլաթիթեղի առաքում հաջորդ եռամսյակում:
Գինը հետևում է պղնձի ապրանքների գներին՝ գումարած փոխարկման վճար: Ավելի բարակ փայլաթիթեղները փոխակերպման ավելի բարձր վճարներ են պահանջում, քանի որ եկամտաբերությունն ավելի ցածր է, իսկ որակի վերահսկումն ավելի դժվար է: 8 միկրոն և 4,5 մկմ գնագոյացման միջև տարածումը արտացոլում է այդ դժվարությունը:
Այն, ինչ իրականում կարևոր է
Պղնձե փայլաթիթեղը հասուն բաղադրիչ է շատ առումներով: Արտադրության հիմնական տեխնոլոգիան տասնամյակների ընթացքում կտրուկ չի փոխվել: Սակայն բնութագրերը շարունակում են խստացնել, քանի որ բջջային կատարողականի պահանջները մեծանում են: Առաձգական ուժը, երկարացումը, հաստության միատեսակությունը, մակերեսի կոշտությունը, կոռոզիոն դիմադրությունը - այս բոլորը ազդում են բջջի որակի և կյանքի տևողության վրա:
Ինժեներները, որոնց հետ ես աշխատում եմ, երբեմն փայլաթիթեղը վերաբերվում է որպես ապրանքի գնման: Ձեռք բերեք ամենաէժան մատակարարը, որը համապատասխանում է տեխնիկական պայմաններին և առաջ գնացեք: Դա աշխատում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ չի ստացվել: Մի քանի ppm ավել խոնավություն փայլաթիթեղի մեջ, կոշտության բաշխումը փոքր-ինչ դուրս հսկողության սահմաններից, թույլ խմբաքանակ, որը անցել է QC, քանի որ նմուշառման պլանը բավականաչափ խիտ չէր - սրանցից որևէ մեկը կարող է ամիսներ կամ տարիներ անց դրսևորվել որպես դաշտային խափանումներ: Այդ ժամանակ արդեն ուշ է էժան շտկելու համար:
Ոչ ոք շուտով չի փոխարինի պղնձին: Ալյումինը չի աշխատում անոդային պոտենցիալների վրա: Նիկելը չափազանց թանկ արժե։ Պոլիմերային միջուկներով կոմպոզիտային փայլաթիթեղները մշակման փուլում են, բայց պատրաստ չեն-: Առնվազն հաջորդ տասը տարիների ընթացքում պղնձե փայլաթիթեղը մնում է այնտեղ, որտեղ կա. յուրաքանչյուր լիթիումի-իոնային բջիջում հանգիստ կատարում է իր աշխատանքը, մինչև ինչ-որ բան սխալ լինի:
