Kico ta Coating di Carbon?

E idea básiko ta direkto - bo ta depositá un kapa di karbon fini riba materialnan di bateria pa hasi nan mas konduktivo. LFP sin kapa di karbon tin konduktividat alrededor di 10^-9 S/cm ku ta básikamente un isoladó. Agregá 2-3 wt% di revestimentu di karbon i bo ta haña 10^-3 S/cm, sufisiente pa traha un bateria funshonal.

Nos ta kore tantu sistemanan di CVD komo liñanan di kapa kímiko muhá na nos fasilidat. CVD ta duna miho uniformidad pero ta costa mas. E coating di muha ta funciona bon pa mayoria aplicacion y e ekipo ta mas simpel.

Check nos kapasidatnan di revestimentu di CVD pa mas detaye riba e opshon haltu di {0}end.

Dicon Materialnan di Coat cu Carbon?

Mayoria di fosfato{{0}-basá riba katodonan mester di dje. E konduktividat elektróniko ta teribel sin revestimentu. Fosfato di heru, fosfato di manganes {{3} mesun historia. Asta algun katodo di óksido ta benefisiá di revesti si bo ta pushando C-nan haltu.

E capa tambe ta fungi como un capa protector entre e catodo y electrolito. Esaki ta importa mas na temperaturanan eleva unda reaccionnan banda ta acelera. Nos a mira bida di ciclo mehora 40-50% djis for di capa, specialmente ora celnan ta core riba 45 grado .

Anodonan di silicio ta un animal diferente. E expansion di volumen durante ciclismo (300-400%) lo ranca mayoria di e capanan. Bo mester di strukturanan di karbon fleksibel òf e kapa ta faya despues di algun siklo. Nos a traha riba e problema aki pa tres aña prome cu nos a haya un formulacion cu en realidad a sostene e ultimo 200 ciclonan.

Proseso di Revestimentu di CVD

Nos setup di CVD ta usa asetileno òf gas di metan na 650{{2}750 grado . E tasanan di fluho ta depende di e tamaño di lote - tipicamente 50-200 sccm pa un lote di 100 kg. E gas ta deskomponé riba e superfisie di partikulo i ta forma e kapa di karbon.

Control di diki ta pa tempo y temperatura{{0} minuutnan na 700 grado ta haya bo mas o menos 5-8 nm dependiendo di e substrato. Si bo mester di un capa mas diki bo ta core esaki mas largo, pero wak pa blokeo di poro specialmente cu materialnan di superficie halto.

E kontenido gráfiko di karbon di CVD ta mas haltu ku métodonan kímiko muhá, ku ta nifiká mihó konduktividat. Acetylene ta duna mas carbon grafico cu metano pero tambe e ta mas caro y tipo di un dolor pa maneha cu siguridad.

Tamaño di lote riba nos liña di CVD ta varia di 10 kg te cu 200 kg. Lotenan mas grandi ta posibel pero uniformidad di temperatura ta bira un asunto. Nos a siña esaki e manera duru {{4} a kore un batch di 500 kg un biaha i e kapa riba material for di e sentro kontra e randnan tabata notabelmente diferente.

Enfoke di Kimico Muha

Mescla e polvo cu solucion di glucose, seca esaki, despues pirolisa den atmosfera di nitrogeno. E sucu ta carboniza y ta tapa e particulanan. Concepto simpel pero haya esaki uniforme ta tuma algun prueba y eror.

pH di e solucion di glucose ta importa. Pa materialnan básiko manera LFP nos ta tene pH alrededor di 4{{3}5 pa asina e glukosa ta adheri mihó. E paso di seca ta critico - si bo seca demasiado lihe bo ta haya clumping. Nos ta uza spuit seco awor cu ta funciona hopi miho cu nos setup bieu di secador rotativo.

Temperatura di pirolisis ta generalmente 500-650 grado pa glukosa. Temperaturanan mas halto ta duna mas carbon grafico pero bo ta cuminsa kima e rendimento di carbon. Acido citrico ta un otro opcion, ta duna resultadonan similar na glucose. Tin cliente ta prefera sacarosa pero honestamente nos no a mira mucho diferencia di rendimento.

E karbon di kapa muhá ta mayoria biaha amorfo ku algun dominio gráfiko kòrtiku{0}}gana. Conductividad ta decente, no mes bon cu CVD pero suficiente bon pa mayoria di bateria. Costo ta mas o menos 40% mas abao cu CVD pa kg di material capa.

Aplicacionnan cu Nos a Traha On .

Catodonan di LFP ta probablemente 70% di nos volumen di capa. spec standard ta 2,5 wt% di carbon, 8-10 nm diki. Tin cliente cu kier 3% pa ​​aplicacionnan di tarifa mas halto.

Tambe nos ta coat LTO anodes, aunke menos frecuente. Normalmente 1-1.5 wt% di karbon ta sufisiente ya ku konduktividat di LTO no ta asina malu manera LFP. E capa ta yuda cu capacidad di cobransa di tarifa halto cual ta importa pa aplicacionnan di carga rapido.

NCM811 i otro katodonan di nikel- rico catodonan tin biaha ta haya capa pa stabilidad di superficie en bes di conductividad. E diki di e revestimentu ta mas diki, kisas 3{{5}5 nm, djis sufisiente pa redusí kontakto direkto entre katodo i elektrolito. Esaki ta reduci disolucion di metal di transicion cu ta un modo di fayo pa materialnan rico den nikkel na voltahe halto.

Anodonan composite di silicon ta reto. Revestimentu standard no ta funshoná pa motibu di e asuntu di ekspanshon di volúmen. Nos a desaroyá un formulashon di kapa di karbon ku algun elastisidat usando polimer- karbon derivá. E ta costa mas pero e ta e unico manera cu nos a haya pa haya bida di ciclo decente. Asta e ora ei, bo ta mirando kisas 500-800 siklo promé ku e kapasidat signifikante.

Un kompania di outomobil tabata ke pa nos tapa nan manganes eksperimental{{0}i material di katodo riku. E proyekto ei no a funshoná - e material tabata kímikamente instabil durante e proseso di revestimentu i nos a keda mira kambionan di fase. Tin biaha e capa no ta e solucion.

Numbernan Real for di Lotenan di Produkshon

Luna pasa nos a revesti 3 ton di LFP pa un cliente na Sur Korea. Meta tabata 2.8 wt% carbon. Resultadonan di lote a varia di 2.65% pa 2.95%, cu ta dentro di nos tolerancia di ±0.3%. Conductividad riba pelletnan prensa a averahe 8.2 x 10^-3 S/cm.

Pa komparashon, e mesun material deskubrí a midi 2,1 x 10^-9 S/cm. Esey ta mas o menos 4 miyon biaha mehoracion den conductividad, aunke compara conductividad di pellet prensa cu conductividad di particula no ta metodologia perfecto.

Prueba di bida di ciclo riba celnan di moneda (cobra di C/3, descarga C/3, 2.5-3.8V rango) a mustra retencion di capacidad di 91% despues di 1000 ciclo na 25 grado . E meta di e cliente tabata 90% pues el a pasa.

E rangonan mustra ta loke nos ta logra realmente den produccion, no metanan teoretico.

Asuntonan di Calidad di Revesti cu Nos a Mira

Cobertura incompleto ta e problema mas comun, specialmente cu capa muha. Bo ta kaba ku manchanan desnudo riba e superfisie di partikulo ku ta krea konsentrashon di koriente lokal durante siklismo. Esaki ta mustra como capacidad fade despues di 200-300 ciclo.

Demasiado diki di capa ta blokia difusion di litio. Nos tabatin un batch unda capa tabata 25 nm en bes di meta 10 nm debi na un problema di control di temperatura. E kapasidat di tarifa tabata notabelmente pió - sèlnan no por a manehá descarga 1C sin bahada di voltahe signifikante.

Oxidacion di carbon durante almacenahe ta un otro asunto. Polvo cu capa mester wordo warda bou di condicionnan seco. Nos tabatin un cliente cu a warda material den un warehouse humedo pa seis luna y e contenido di carbon a baha di 2.5% pa 1.9%. E carbon ta oxida poco poco den aire humedo.

Equipo y Capacidad .

Nos forno principal di CVD por maneha 200 kg lote. Tambe nos tin un forno di R&D mas chikito pa 5-10 kg lote ora clientenan kier test coating riba materialnan nobo. Turnaround pa lotenan di R&D ta generalmente 1-2 siman. Lotenan di produccion ta tuma 3-4 siman for di recibo di material pa envio.

Liña di capa muha tin un rendimento mas halto, te cu 500 kg pa lote. E factor limitante ta generalmente e capacidad di secador di spuit en bes di e forno di pirolisis.

Nos ta ampliando kapasidat otro aña ku un sistema nobo di CVD, mester ta online pa Q{0} kapasidat di meta ta 300 kg lote kual lo yuda ku algun di nos klientenan mas grandi.

Trabounan di Desaroyo

Si bo tin un material ku por benefisiá di revestimentu pero bo no ta sigur, nos por hasi pruebanan di desaroyo. Cantidad minimo ta generalmente 200 gram. Nos lo test 2-3 diferente condicion di capa y duna muestranan revesti mas datonan electroquimico di celnan di moneda.

Costo di desaroyo ta depende di e alcance di test. Evaluacion basico di capa cu test di cel di moneda ta core alrededor di $3500. Si bo mester di pruebanan mas ekstenso manera konstrukshonnan di sèl kompletu òf siklismo di largu plaso nos por sita esei separá.

Un tema cu nos ta core aden cu trabou di desaroyo ta cu resultadonan di laboratorio no semper ta traduci na escala di produccion. Nos a tapa un material na escala di 50 gram cu tabata mustra hopi bon, pero ora nos a scala te na 50 kg e uniformidad di capa tabata teribel. Distribucion di tamaño di particula y area di superficie tanto ta afecta e comportacion di revestimento como tin biaha loke ta funciona chikito no ta funciona grandi.

Faktornan di Kosto

CVD coating ta añadí mas o ménos $2-4 pa kg na kosto di material dependiendo di e tamaño di lote i spesifikashon di e revestimentu. Revestimento kimico muha ta $1.50-2.50 pa kg.

Ordo mínimo pa revestimentu di produkshon ta generalmente 50 kg. Pabou di esey e gasto di setup ta haci’e ineficiente. Pa cantidadnan di desaroyo bou di 50 kg nos ta cobra un setup fee.

Si bo ta kumprando material di prekursor serka nos (polvo sin kapa) i laga nos tapa esaki, nos por generalmente haña mihó preis ku si bo enviá nos bo propio material. E logistica ta mas simpel y nos ta set up caba cu e proveedornan material.

Material cu capa di envio ta rekeri cierto cuido pasobra e polvo ta mas piroforico cu material no capa. Nos ta usa UN-aprobá empaketahe i enviá via transporte di tera so. No ta permití e karga aéreo pa mayoria di materialnan di karbon-tapa di riesgo.

Prueba i Spesifikashonnan

Prueba standard nos ta duna cu cada lote:

Kontenido di karbon pa analisis di kombustibel (±0,1 wt%)

Densidat di tap

Distribushon di tamaño di partikulo (D10, D50, D90)

Kontenido di humedat

Imágennan di SEM (suministrá riba petishon)

Pruebanan adicional disponibel:

Midimentu di konduktividat riba pelletnan primi .

PET di superfisie .

XRD pa struktura di kristal

TEM cruzada{0}}seccionnan pa verificacion di diki di revestimento

ICP-MS pa analisis di impuresa .

Prueba di cel di moneda (e rendimento di ciclo, capacidad di tasa, impedancia)

Mayoria di e clientenan djis kier e testnan basico mas midimento di conductividad. Karakterisashon kompletu ta agregá mas o ménos un siman na tempu di turnaround i ta kosta èkstra.

Kico Nos No Ta Haci

Nos no ta coat blachi di electrode. Nos ekiponan ta diseña pa capa di polvo. Si bo mester di revestimentu riba kaba- electrodenan fabriká esei ta un proseso diferente kompletamente.

Tambe nos no ta maneha materialnan cu preocupacionnan serio di seguridad. No tin polvo di metal di litio, no tin materialnan sensitivo altamente aire. Materialnan di bateria standard ta bon pero si bo material ta combusti spontaneamente den aire nos no por traha cune.

Ultra--kaba di puresa haltu (grado semikonduktor) no ta nos enfoke. Nos ta set up pa materialnan di bateria cu ta nifica bon puresa pero no nivel di camber limpi. Si bo mester di un kantidat di kontaminashon di sub-ppm bo mester di un otro tipo di fasilidat.

Ehempelnan di Cliente

Un kompania di bateria na Michigan a manda nos nan material di anodo komposito di silikono. Nan tabata mira capacidad fade despues di 150 ciclo. Nos a coat’e cu nos formulacion di carbon flexibel y nan a haya bida di ciclo te cu 600 ciclo. Costo material a aumenta cu $3.50/kg pero e mehoracion di rendimento a hustifica esaki pa nan aplicacion.

Un otro proyekto a enserá revestimentu di NCM811 pa un kliente di outomobilista europeo. Nan tabata preocupa pa capacidad fade na voltahe halto (4.3V cutoff). Standard NCM811 a mustra 15% di pèrdida di kapasidat despues di 500 siklo. Cu 1 wt% di capa di carbon mas algun tratamento di superficie nos a haya esey te na 8% di perdida di capacidad. E capa no tabata e unico factor {{11} nan tambe a optimalisa nan electrolito - pero el a yuda.

Nos a traha ku un grupo di investigashon ku ta desaroyá un komposishon di katodo nobo (litio di NCM variante). E material tabatin bon capacidad pero capacidad di tarifa teribel. Despues di revesti cu 2% di carbon e capacidad di descarga na 1C a mehora di 140 mAh/g pa 168 mAh/g. E konduktividat tabata e faktor limitante pa e material ei.

Tin biaha e capa no ta soluciona e problema. Nos tabatin un cliente cu capacidad rapido fade den nan celnan y nan a kere cu e capa lo a drech’e. Despues di investiga nos a haya nan fade tabata debi na plating di litio riba e anodo durante cargamento rapido. Coating e catodo no tabata bay yuda cu esey. Nos a recomenda pa nan wak nan protocol di carga na su luga.

Rekursonan Tékniko

Nos a publica algun documento riba capa di carbon si bo kier mas detaye riba e ciencia. Mayoria ta tras di paywalls pero nos por manda PDFs si bo tuma contacto cu nos.

Si bo ta trahando ku materialnan di fosfato di heru di litio i ke komprondé e parti di kímika di bateria di kosnan, e artíkulo aki riba [bateria di fosfato di ion litio .] ta kubri e kosnan básiko basta bon. Compronde e kimico di bateria ta yuda splica pakico e capa ta haci un diferencia asina pa LFP specificamente.