Blog
Tại sao tấm pin lithium-ion sử dụng lá đồng cho cực âm và lá nhôm cho cực dương
09 Aug 2023
Đối với pin lithium-ion , bộ thu dương thông thường là lá nhôm và bộ thu âm là lá đồng. Để đảm bảo sự ổn định của chất lỏng thu bên trong pin, độ tinh khiết của cả hai phải trên 98%. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ lithium, liệu nó có được sử dụng cho pin lithium hay khôngcủa các sản phẩm kỹ thuật số hoặc pin của xe điện, chúng ta đều hy vọng rằng mật độ năng lượng của pin càng cao càng tốt, trọng lượng của pin ngày càng nhẹ hơn và điều quan trọng nhất trong việc thu gom chất lỏng là giảm độ dày và trọng lượng của bộ sưu tập chất lỏng, đồng thời giảm thể tích và trọng lượng của pin một cách trực quan. Tại sao điện cực dương của pin lithium-ion sử dụng lá nhôm và điện cực âm sử dụng lá đồng, có ba lý do:

Thứ nhất, lá nhôm đồng có độ dẫn điện tốt, kết cấu mềm mại và giá thành rẻ. Như chúng ta đã biết, nguyên lý hoạt động của pin lithium là một thiết bị điện hóa chuyển hóa năng lượng hóa học thành năng lượng điện nên trong quá trình này chúng ta cần một phương tiện để truyền năng lượng điện được chuyển hóa thành năng lượng hóa học, ở đây chúng ta cần vật liệu dẫn điện. Trong các vật liệu thông thường, vật liệu kim loại là vật liệu dẫn điện tốt nhất, còn trong vật liệu kim loại thì giá thành rẻ và độ dẫn điện tốt: lá đồng và lá nhôm. Đồng thời, ở pin lithium, chúng ta chủ yếu có hai phương pháp xử lý: cuộn dây và cán màng. So với cuộn dây, Tấm điện cực dùng để chế tạo pin cần phải có độ mềm nhất định để đảm bảo tấm điện cực không xảy ra hiện tượng giòn cuộn dây và các vấn đề khác, đồng thời vật liệu kim loại, lá nhôm đồng cũng là một kim loại mềm. Cuối cùng, hãy xem xét chi phí chuẩn bị pin, nói một cách tương đối, giá của lá nhôm đồng tương đối rẻ và nguồn tài nguyên đồng và nhôm trên thế giới rất phong phú.

Thứ hai, lá nhôm đồng cũng tương đối ổn định trong không khí. Nhôm dễ phản ứng hóa học với oxy trong không khí, tạo ra một lớp màng oxit dày đặc trên lớp nhôm bề mặt để ngăn chặn phản ứng tiếp theo của nhôm, đồng thời màng oxit mỏng này cũng có tác dụng bảo vệ nhất định đối với nhôm trong chất điện phân. Bản thân đồng tương đối ổn định trong không khí và về cơ bản không phản ứng trong không khí khô.

Thứ ba, điện thế dương và âm của pin lithium xác định điện cực dương bằng lá nhôm và điện cực âm bằng lá đồng chứ không phải ngược lại. Điện cực dương cao, lá đồng dễ bị oxy hóa ở điện thế cao, trong khi khả năng oxy hóa của nhôm cao, lớp bề mặt của lá nhôm có màng oxit dày đặc, cũng có tác dụng bảo vệ tốt trên nhôm bên trong. Cả hai đều được sử dụng làm chất thu gom chất lỏng vì chúng có tính dẫn điện tốt, có kết cấu tương đối mềm (cũng có thể có lợi cho liên kết), tương đối phổ biến và rẻ tiền, và cả hai đều có thể tạo thành màng bảo vệ oxit trên bề mặt.

Kích thước khoảng trống bát diện lưới của nhôm kim loại tương tự như kích thước của Li, và dễ dàng hình thành các hợp chất xen kẽ kim loại với Li, Li và Al không chỉ tạo thành hợp kim có công thức hóa học LiAl, mà còn có thể tạo thành Li3Al2 hoặc Li4Al3. Do hoạt tính phản ứng cao giữa kim loại Al và Li, kim loại Al tiêu thụ một lượng lớn Li, đồng thời cấu trúc và hình dạng của nó cũng bị phá hủy nên không thể sử dụng làm chất thu chất lỏng cho điện cực âm của pin lithium-ion . Trong quá trình sạc và xả pin, Cu chỉ có một lượng nhỏ dung lượng nhúng lithium và duy trì sự ổn định về cấu trúc và hiệu suất điện hóa, đồng thời có thể được sử dụng làm bộ thu chất lỏng cho điện cực âm của pin lithium-ion. Khi lá Cu ở mức 3,75V, dòng phân cực bắt đầu tăng đáng kể, và tăng tuyến tính, đồng thời quá trình oxy hóa tăng cường, cho thấy Cu trở nên không ổn định ở điện thế này. Trong toàn bộ phạm vi thế năng phân cực của lá nhôm, dòng phân cực nhỏ và không đổi, không có hiện tượng ăn mòn rõ ràng và hiệu suất điện hóa ổn định. Do khả năng chèn lithium nhỏ trong phạm vi tiềm năng tích cực của pin lithium ion, Al có thể duy trì sự ổn định điện hóa và phù hợp với chất lỏng thu tích cực của pin lithium ion.

Thứ hai, lớp oxit bề mặt đồng/niken là chất bán dẫn, dẫn điện tử, lớp oxit quá dày và trở kháng lớn; Lớp oxit nhôm trên bề mặt nhôm là chất cách điện, lớp oxit không dẫn điện được nhưng vì rất mỏng nên độ dẫn điện đạt được thông qua hiệu ứng đường hầm, nếu lớp oxit dày thì độ dẫn điện của lá nhôm là kém, và thậm chí cách nhiệt. Tốt nhất nên thu gom chất lỏng trước khi sử dụng để làm sạch bề mặt, một mặt để rửa sạch dầu, đồng thời loại bỏ lớp oxit dày.

Thứ ba, điện thế dương cao và lớp oxit nhôm mỏng rất dày đặc, có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa của chất lỏng thu được. Lớp oxit lá đồng/niken tương đối lỏng lẻo, để ngăn chặn quá trình oxy hóa của nó, điện thế thấp hơn sẽ tốt hơn và Li khó tạo thành hợp kim khảm lithium với Cu/niken ở điện thế thấp, nhưng nếu bề mặt đồng/niken bị bị oxy hóa với lượng lớn, Li sẽ phản ứng với oxit đồng/niken ở thế năng cao hơn một chút. Lá nhôm không thể được sử dụng làm điện cực âm và quá trình hợp kim LiAl sẽ xảy ra ở điện thế thấp. Thứ tư, chất lỏng thu gom đòi hỏi thành phần nguyên chất. Tạp chất của thành phần Al sẽ dẫn đến màng bề mặt không dày đặc và xảy ra hiện tượng ăn mòn điểm, thậm chí nhiều hơn do màng bề mặt bị phá hủy dẫn đến hình thành hợp kim LiAl. Với sự phát triển nhanh chóng của điện lithium trong những năm gần đây, sự phát triển của bộ thu chất lỏng cho pin lithium cũng nhanh chóng. Lá nhôm tích cực đã giảm từ 16um trong những năm trước xuống còn 14um, sau đó xuống còn 12um, và hiện nay nhiều nhà sản xuất pin đã sản xuất hàng loạt lá nhôm 10um, thậm chí là 8um. Lá đồng âm, do tính linh hoạt tốt của lá đồng, độ dày của nó giảm từ 12um trước đó xuống 10um, sau đó xuống còn 8um, cho đến nay, một số lượng lớn các nhà sản xuất pin sử dụng 6um trong sản xuất hàng loạt và một số nhà sản xuất đang phát triển 5um/4um có thể sử dụng được. Do pin lithium có yêu cầu về độ tinh khiết cao đối với lá nhôm đồng được sử dụng nên mật độ của vật liệu về cơ bản ở cùng mức và với việc giảm độ dày phát triển, mật độ bề mặt cũng giảm đi tương ứng và trọng lượng của pin đương nhiên ngày càng nhỏ hơn, đáp ứng nhu cầu của chúng ta về pin lithium. Yêu cầu về độ nhám bề mặt của lá nhôm đồng cho pin lithium: đối với bộ thu chất lỏng, ngoài độ dày và trọng lượng của nó có ảnh hưởng đến pin lithium, hiệu suất bề mặt của bộ thu chất lỏng cũng có tác động lớn hơn đến việc sản xuất và hiệu suất của cục pin. Đặc biệt, do khiếm khuyết của công nghệ chuẩn bị, lá đồng trên thị trường chủ yếu là len một mặt, len hai mặt và các loại tráng thô hai mặt. Cấu trúc không đối xứng của hai bên dẫn đến điện trở tiếp xúc không đối xứng của lớp phủ ở cả hai mặt của điện cực âm, khiến cho năng lực âm của cả hai bên không thể được giải phóng đồng đều. Đồng thời, sự không đối xứng của cả hai bên cũng khiến độ bền liên kết của lớp phủ âm không nhất quán và tuổi thọ chu kỳ phóng điện của lớp phủ âm ở cả hai bên bị mất cân bằng nghiêm trọng, do đó làm tăng tốc độ suy giảm dung lượng pin.

    thẻ :

bạn đang tìm kiếm thêm thông tin về sự chuyên nghiệp của EverExceed sản phẩm và giải pháp năng lượng? chúng tôi có một đội ngũ chuyên gia sẵn sàng giúp bạn luôn luôn. vui lòng điền vào mẫu và đại diện bán hàng của chúng tôi sẽ liên lạc với bạn trong thời gian ngắn
bản quyền © 2024 EverExceed Industrial Co., Ltd.Đã đăng ký Bản quyền.
để lại lời nhắn
everexceed
Nếu bạn quan tâm đến sản phẩm của chúng tôi và muốn biết thêm chi tiết, vui lòng để lại tin nhắn ở đây, chúng tôi sẽ trả lời bạn ngay khi có thể.

nhà

các sản phẩm