UA-55536904-1 Перейти к содержимому
  • Гальванотехника в производстве высокоэнергетических, высокомощных аккумуляторов


    Дмитрий Зарекин
    107608.jpg

    Профессор Иллинойсского университета Паул Браун и Хейлонг Нинг, директор по исследованиям и разработкам Xerion Advanced Battery Corporation, возглавили исследовательскую группу, которая разработала метод прямого гальванопокрытия катодов литий-ионных аккумуляторов.

     

    CHAMPAIGN, Ill. — Процесс, применяемый для золочения бижутерии и хромирования деталей автомобилей, теперь используется для производства мощных литий-ионных аккумуляторов.

    Исследователи Иллинойсского университета, Xerion Advanced Battery Corporation и Нанкинского университета в Китае разработали метод гальванопокрытия катодов лититй-ионных аккумуляторов, позволяющий получать высококачественные, высокоэффективные материалы, которые также могут открыть дверь к производству гибких и твердотельных аккумуляторов.

    107610.jpg

    Электронно-микроскопический снимок разреза алюминиевой фольги, покрытой оксидом кобальта (обычный компонент литий-ионных аккумуляторов).

     

    “Это совершенно новый подход к производству катодов аккумуляторов, который позволяет получать аккумуляторы с ранее недостижимыми формами и функциональными возможностями”, - сказал Паул В. Браун, профессор материаловедения и машиностроения и директор исследовательской лаборатории Frederick Seitz Materials Research Lab в Иллинойсе. Он возглавлял исследовательскую группу, опубликовавшую свои выводы в журнале Science Advances.

    В традиционных катодах литий-ионных аккумуляторов используются литийсодержащие порошки, формуемые при высоких температурах. Порошок смешиваестся с клеевыми связующими и другими добавками в пульпу, которая распределяется на тонком листе алюминиевой фольги и высушивается. Слой пульпы должен быть тонким, что лимитирует количество энергии, которое аккумуляторы могут накапливать. Клей также лимитирует эффективность.

    “Клей не является активным комонентом. Он не вносит в аккумулятор ничего, и он препятствует течению электричества в аккумуляторе”, - сказал соавтор Хейлонг Нинг, директор по исследованиям и разработкам Xerion Advanced Battery Corporation в Шампейне, стратап-компании, совместно основанной Брауном. “Весь этот неактивный материал занимает место внутри аккумулятора в то время, когда весь мир пытается получить из аккумулятора больше энергии и мощности.”

    В целом, исследователи обошли процессы с применением порошка и клея путём прямого нанесения гальванопокрытия литийсодержащих материалов на алюминиевую фольгу.

    107612.jpg

    Гальванопокрытие может наноситься на трёхмерные либо гибкие подложки, что открывает дверь для нового дизайна аккумуляторов. Правая часть монеты покрыта оксидом лития-кобальта.

     

    Согласно публикации ввиду того, что на покрытом катоде нет областей, занимаемых клеем, он вмещает на 30 процентов больше энергии по сравнению с традиционными катодами. Он также может заряжаться и разряжаться быстрее, т. к. ток может проходить непосредственно через него без необходимости обтекать неактивные частицы клея или проходить в пористой структуре пульпы. Будучи более стабильным, он также имеет преимущество.

    Кроме того, гальванический процесс создаёт чистые катодные материалы даже из загрязнённых исходный ингредиентов. Это означает, что производители могут использовать материалы более низкой цены и качества, а конечный продукт по-прежнему будет иметь хорошие характеристики, что исключает необходимость использования дорогостоящих материалов, доведенных до качества, требуемого в производстве аккумуляторов, сказал Браун.

    “Этот метод открывает дверь для производства гибких и трёхмерных катодов аккумуляторов, поскольку гальванический процесс предполагает погружение подложки в ванну с жидкостью для осаждения покрытия”, - сказал соавтор Хуйганг Жанг, бывший старший научный сотрудник Xerion, ныне профессор Нанкинского университета.

    107610.jpg

    Метод гальванопокрытия даёт возможность для гибких, трёхмерных конструкций аккумуляторов. Эта покрытая алюминиевая фольга скручивается без растрескивания.

     

    Исследователи продемонстрировали метод на углеродной пене, лёгком недорогом материале, делающим катоды, намного толще, чем с применением традиционной пульпы. Метод также был продемонстрирован на фольгах и подложках с различными текстурами, формами и гибкостью.

    “Такой дизайн не может быть реализован традиционными процессами”, - сказал Браун. “Но что действительно важно, так это то, что это высокоэффективный материал и что он почти сплошной. Используя сплошной электрод, а не пористый, вы можете хранить больше энергии в заданном объеме. В конце концов, люди хотят, чтобы аккумуляторы хранили много энергии.”

    Данная работа проводилась в Иллинойском университете при поддержке Министерства энергетики США, профессор Ян-Мин Зуо также был частью университетской команды.

     

    источник   ILLINOIS NEW BUREAU   США   12/05/2017



    Отзывы пользователей

    Рекомендованные комментарии

    Нет комментариев для отображения


  • Последние сообщения форума

    • Deniss
      Благодарю за ответы ! Бензобак я доделал . Воспользовался советом  Дмитрия  , засыпал песком и загерметезировал. Работа пошла сразу легче . А вот по поводу газов есть замечание . Газ внутри скопился и когда раскупоривал то он со свистом , как говорится вылител, запаха не почувствовал. Помимо бака обмеднил крылья , пружины, колпаки тормазных барабанов .....мотоцикл огонь .  Жаль не могу фотками похвастать , до этого забил свой лемит всяким мусором ) 
    • Леша
      Имхо, чужой старый никель - это всегда риск. При том что под ним могут еще и дефекты вскрыться.
    • Дмитрий Зарекин
      Вы ничего не писали про уменьшение температуры плавления. А смачивание - это о другом. Если уменьшилась температура плавления, значит нарушено содержание висмута.

      Не просто примеси, а органические примеси в покрытии. Возможно электролит загрязнён органикой, возможно концентрация блескообразователей завышена, возможно что-то попало из ванн подготовки. Тут много возможностей

      Насчёт проводимости. Проводимость - это не про органику. Но если у вас получается минеральная вода вроде Нарзана, это тоже плохо.

      Я бы сделал полный анализ электролита, а затем бы на ячейке Хулла пробовал стадию за стадией. И я уже писал, дело может быть не в олове, а в никелевой подложке.

      У Вас ванна какого объёма и какие добавки?
    • wrong_vaulin
      Дмитрий, спасибо за комментарий! Видимо я не очень хороший фотограф, хотя старался "перераспределение покрытия после пайки - следствие плохого смачивание основы расплавом. Причины плохого смачивания - либо проблемы с подложкой, либо загрязнение финишного покрытия органикой, в т. ч. блескообразователями." правильно ли я понимаю, что происходит уменьшение температуры плавления покрытия и как следствие - перераспределение, т.е. основное влияние - примеси в олово-висмуте? возможно ли влияние водоподготовки для ванн (у нас есть некоторые проблемы с проводимостью воды)? "почему Вы используете именно олово-висмут? Вам нормативы запрещают использовать олово-свинец?" ответ простой - нам запрещает директива RoHS
    • Дмитрий Зарекин
      По фото я ничего не понял. Но если проблема действительно в перераспределении олова, а не во вздутии никеля, то перераспределение покрытия после пайки - следствие плохого смачивание основы расплавом. Причины плохого смачивания - либо проблемы с подложкой, либо загрязнение финишного покрытия органикой, в т. ч. блескообразователями.
      Интересно знать, почему Вы используете именно олово-висмут? Вам нормативы запрещают использовать олово-свинец?
  • Изображения галереи

×