Автор: Dany Huang, Ph.D.
Изпълнителен директор и ръководител на научноизследователска и развойна дейност, TOB New Energy
Свържете се с д-р Хуанг в LinkedIn
Резюме и ключови изводи
Топлото изостатично пресоване (WIP) използва потапяне в нагрята течност за прилагане на 360-градусово равномерно налягане, като ефективно елиминира твърдите междинни кухини, които задушават йонната проводимост в твърдотелни батерии.
- ● Основна функция:Заменя намокрянето с течен електролит с механично уплътняване.
- ● Критичен показател:Постига плътност на твърди електролитни пелети и електроди над 98%.
- ● Скок в производителността:Увеличава йонната проводимост от 10-5S/cm до > 10-3S/cm пост{0}}пресоване.
- ● Стандартни параметри:Индустриалните WIP системи обикновено работят при 300 MPa хидравлично налягане и температури от 80 до 120 градуса.
Междуфазният кошмар
Вие сглобявате безупречна сулфидна твърдо{0}}пауч клетка. Сухата стая беше идеална. Подреждането беше прецизно. Изпълнявате първия тест за електрохимична импедансна спектроскопия (EIS). Съпротивлението е катастрофално.
защо Защото твърдото не мокри твърдото.
За разлика от течните електролити, които наводняват всяка микроскопична пора на електрода, твърдите електролити оставят огромни междинни празнини. Имате твърди катодни частици, притиснати към твърди твърди електролитни частици. Тези микроскопични въздушни междини действат като абсолютни изолатори. Те убиват вашия трансфер на литиево-йони.
Инженерите често се опитват да поправят това чрез смачкване на клетката в стандартна плоска хидравлична преса. Това е фатална грешка. Ако приложите 250 MPa едноосово налягане към твърда клетка в твърдо- състояние, неравномерната концентрация на напрежение физически ще щракне вашия керамичен електролитен слой. Разделителят се пробива. Получавате незабавен твърд шорт. Вашият много-милионен прототип е мъртъв преди формирането.
A срещу B: Едноосна плоска преса срещу топла изостатична преса
За да реши проблема с твърдия -твърд контакт, индустрията се пренасочи изцяло към топлата изостатична преса (WIP). Нека да разгледаме физиката защо плоското натискане се проваля.
- ● Едноосна плоска преса:Прилага сила изключително отгоре надолу. Триенето срещу стените на матрицата създава масивен градиент на плътност. Центърът на вашата клетка става плътен. Ръбовете остават порести.
- ● Топла изостатична преса (WIP):Променя изцяло играта. Запечатвате-клетката с вакуум. Потапяте го в загрята течна среда (обикновено минерално масло или специализирани водни разтвори). Съдът под налягане прилага огромно хидростатично налягане от всички 360 градуса едновременно. Нулево напрежение на срязване. Постигате перфектно, равномерно уплътняване по цялата геометрия на клетката.
-
Данните: Компресиране за проводимост
Числата не лъжат. Според моя опит в проектирането на пилотни линии за клетки от следващо-поколение, разликата преди и след третирането с WIP е разликата между неуспешен лабораторен експеримент и търговски жизнеспособен продукт.
Ето типична матрица с данни за сулфидна-базирана-твърдотелна клетка, подложена на 250 MPa при 85 градуса:
| Метрика за ефективност | Преди натискане | Плоска преса (250 MPa) | Топла изостатична преса (WIP) |
|---|---|---|---|
| Плътност на електролита | 65% | 88% (Център) / 75% (Край) | >98% (униформа) |
| Йонна проводимост | 1.5 x 10-5S/см | 4.2 x 10-4S/см | > 3.8 x 10-3S/см |
| Междуфазно съпротивление | >500 Ω·cm2 | 150 Ω·cm2 | < 15 Ω·cm2 |
Инженерна информация:Постигането на 300 MPa е лесно. Поддържането на точно 90 градуса във флуидна среда под високо налягане е действителното инженерно тясно място. Температурните колебания по време на пресоването причиняват неравномерно омекване на свързващото вещество. Свържете се с техническия екип на TOB New Energy, за да получите спецификациите за термично картографиране за нашитедоставчик на промишлена топла изостатична машина за пресованепредназначени за непрекъснато пилотно производство.
Набавяне на промишлено WIP оборудване
Преходът от лабораторни-мащабни ръчни преси към автоматизирани WIP машини изисква надежден доставчик. Не можете да си позволите повреди на съдове под налягане във вашата фабрика.
Когато извършвате масова доставка за производство на твърдо състояние, имате нужда от фабрика, която разбира химията на батериите, не само хидравликата. WIP трябва да се интегрира безпроблемно в работния процес на вашето сухо помещение. Изисква автоматизирано зареждане на кошницата, прецизно нагряване на течността и бързи цикли на освобождаване на налягането, за да се увеличи максимално производителността. Търговските компании не могат да гарантират това ниво на системна интеграция. Имате нужда от доставчик до ключ.
 |
 |
Готови ли сте за разширяване?
Комерсиализацията-на твърдотелни батерии е надпревара за оборудване. Като водеща китайска фабрика за източници, TOB New Energy доставя напълно интегрираналиния за производство на-твърдотелни батерии до ключ. Ние се справяме с оформлението, екстремните -сухи помещения с точка на оросяване до 50 градуса и тежките-WIP инсталации. Изпратете ни своите цели за капацитет в твърдо състояние днес и получете директни цени на едро от инженерите, които всъщност изграждат машините.
ЧЗВ (хората също питат)
Имам ли абсолютно необходима WIP за твърдо{0}}батерии?
да Освен ако не създавате твърди-батерии на полимерна основа, които по своята същност са меки, всеки керамичен, сулфиден или оксиден-твърд електролит изисква изостатично пресоване. Плоското пресоване неизбежно ще напука твърдите електролитни слоеве.
Каква е средата под налягане, използвана в топла изостатична преса?
Зависи от изискването за температура. За пресоване при стайна-температура или при ниска температура е обичайна чиста вода с инхибитори на ръждата. За топло пресоване (80 градуса до 120 градуса) се използват специализирани хидравлични масла или силиконови течности, за да се осигури стабилен пренос на топлина без кипене.
Може ли WIP да обработва големи{0}}форматни пауч клетки?
да Индустриалните WIP съдове се персонализират по диаметър и дълбочина. Ние рутинно проектираме съдове под налягане, способни да побират подредени кошници, съдържащи десетки 100Ah твърди-пауч клетки едновременно за високо-производително производство.
