Что такое анти-коррозионные покрытия?
Потратил шесть лет на поиск токосъемной фольги для клеточных программ. Ни разу клиент не просил меня объяснить, что делает углеродное покрытие. Они либо знают, либо им все равно. Это для людей, которые пришли сюда из Google и действительно хотят разобраться в этом вопросе.
Алюминиевая фольга с карбоновым покрытием. Это продукт. Вы смотрите на голую алюминиевую фольгу толщиной 12 или 13 микрон с тонким слоем углерода с обеих сторон. Покрытие добавляет еще один-два микрона с каждой стороны. Углерод является проводящим. Целью является защита алюминия от катодной суспензии во время производства элементов и от электролита во время работы элементов.
Почему алюминий корродирует в литий-ионном элементе, несложно. Жидкость LFP имеет pH 11 или выше. Раствор NCM на основе NMP- менее агрессивен, но все же со временем неэффективен для голого металла. Реальный ущерб происходит на границе между активным материалом и фольгой. Питтинг начинается там. Питтинг становится расслоением. Расслоение приводит к снижению производительности и, в конечном итоге, к сбоям в работе. Карбоновое покрытие – дешевая страховка.
Я должен упомянуть медь. На анодной стороне используется медная фольга. У меди есть другие проблемы. Не ржавеет так, как алюминий. Режим отказа — растворение при высоком напряжении.-Если ваша система BMS выйдет из строя и перезарядит элемент, ионы меди перейдут в подвижное состояние и окажутся там, где им не следует. Медь с покрытием существует. Реже встречается в производстве. Ребята с кремниевым анодом используют его, потому что кремний чертовски выбивает поверхность фольги во время езды на велосипеде. Все остальные в основном используют голую медь и заканчивают работу.
Компания Dingsheng в Чжэньцзяне, вероятно, производит половину алюминиевой фольги с покрытием, используемой в аккумуляторах по всему миру. Их точную долю я не знаю и подсчитывать не собираюсь. Они большие. Ваньшунь – еще один крупный китайский игрок. Между этими двумя, а может быть, тремя или четырьмя ребятами поменьше Китай отправляет большую часть этого материала по всему миру. Цены из Китая могут быть на 15-20% ниже, чем у японских материалов, в зависимости от сорта и того, насколько усердно вы ведете переговоры.
Японские поставщики все еще существуют. Компания Toyal занималась этим еще до того, как на свет появилось большинство нынешних инженеров по производству аккумуляторов. UACJ делает кое-что. Качество стабильное, сроки выполнения дольше, а цены выше. Японские производители аккумуляторов покупают японскую фольгу. Все остальные в основном покупают китайскую продукцию, если только у их клиента нет особых требований к цепочке поставок.
Корея представляет собой смешанную картину. Ильин изготавливает медную фольгу и наносит покрытия. Алюминий импортируют корейские производители аккумуляторов. Я видел программы Samsung SDI, использующие японскую фольгу, и программы LG, использующие китайскую фольгу на разных автомобильных платформах для одного и того же автопроизводителя. Решения о закупках на этом уровне включают факторы, выходящие далеко за рамки материальных показателей.
Американского производства-и я говорю это как человека, которому было бы полезно иметь больше отечественных вариантов-пока еще нет. Пара маляров, которые возьмут вашу голую фольгу и пропустят ее через свою линию. Нет интегрированного производства в автомобильном масштабе. Деньги ИРА текут. Анонсы происходят. Фактический рост- — это совсем другая история. Если вам сегодня нужен квалифицированный поставщик фольги для литий-ионных аккумуляторов для программы в Северной Америке, вам все еще нужно искать за океаном.
Само покрытие — это не ракетостроение. Углеродная сажа, связующее ПВДФ, растворитель НМП. Перемешайте, покройте, высушите, разрежьте. Печная сажа или ацетиленовая сажа в зависимости от предпочтений поставщика и целевой проводимости. Некоторые сорта премиум-класса содержат графен или углеродные нанотрубки. Маркетинг это любит. Реальная-разница в производительности для стандартных аккумуляторов электромобилей незначительна. Возможно, имеет значение для приложений со скоростью 4C или 5C. Обычный пассажирский автомобиль 1С этого не заметит.
Более важным, чем формулирование, является контроль процесса. Большая часть изделий производится методом глубокой печати. Гравированный валок собирает суспензию и передает ее на полотно фольги, движущееся под ним. Звучит просто. Поддерживать вес покрытия в пределах спецификации на полотне шириной 1200 мм при скорости 40 метров в минуту непросто. Валы глубокой печати изнашиваются. Вязкость суспензии меняется в зависимости от партии. Изменения температуры влияют на перенос. Дистрибьютор материалов для литий-ионных аккумуляторов может показать вам две партии от одного и того же поставщика, одного и того же артикула, и толщина одной будет в два раза больше, чем у другой.
Веб-обработка — это отдельная головная боль. Алюминиевая фольга это тонкие разрывы. Разрыв полотна означает простой, брак и потерю урожая. Ребята, которые занимаются этим годами, настроили свои профили напряженности. Новички усваивают дорогостоящие уроки. Один китайский поставщик, имени которого я не назову, потерял три месяца производства, пытаясь ввести в эксплуатацию новую линию нанесения покрытия, потому что они не смогли удержать полотно от разрыва.
В спецификациях указана масса покрытия в г/м², поверхностное сопротивление в миллиомах на квадрат, прочность сцепления с помощью штриховки. Эти цифры существуют для квалификационных целей. Изо дня в день--производители элементов на самом деле заботятся о постоянстве характеристик от партии к партии. Если ваше сопротивление составляет 15 МОм в одной партии и 25 — в следующей, это отображается как изменение ячеек-к-ячейкам в готовых упаковках. Производители автомобильной продукции ненавидят разнообразие. Их партнеры по производству литий-ионных аккумуляторов ненавидят объяснять различия. В конце концов каждый прослеживает это.
Я видел, как программы отказывались от поставщика фольги из-за одной плохой партии, которая попала в производственные ячейки. Отношения имеют значение в этом бизнесе. Квалификация занимает месяцы. Никто не хочет переквалифицироваться. Таким образом, поставщики, поставляющие стабильный материал, сохраняют свой бизнес. Поставщики, которых не заменяют спокойно.
Твердотельное-со временем появится. Сульфидные электролиты привносят новую химию, для которой углеродные покрытия не были предназначены. Оксидные и полимерные электролиты менее проблематичны. Твердотельные элементы-на самом деле находятся в производстве или близки к производству-и их не так много,-в основном используются химические вещества, в которых обычные покрытия работают нормально. Если элементы на основе сульфида- когда-либо достигнут объема, для защиты токосъемника потребуется другое решение. ALD оксид алюминия, возможно. Фторполимерные барьеры. Никто еще ничего не масштабировал, потому что сами ячейки не масштабируются.
На данный момент фольга с углеродным покрытием остается тем, чем она была двадцать лет. Скучный. Необходимый. Позиция в спецификации, о которой закупки пытаются снизить затраты, а инженеры стараются не думать, пока что-то не пойдет не так.
Пять-дистрибьюторов компонентов литий-ионных аккумуляторов в США, вероятно, смогут доставить вам образцы в течение недели. Найти того, кто может гарантировать распределение электроэнергии по программе 50 ГВтч, сложнее. Это настоящее ограничение цепочки поставок в этом сегменте. Не технологии. Приверженность мощности.
