Koperschuim: een slim stroomcollectormateriaal dat een nieuw tijdperk van vaste--batterijen inluidt

Koperschuim: een slim stroomcollectormateriaal dat een nieuw tijdperk van vaste--batterijen inluidt
Een technologische doorbraak die lichtgewicht ontwerp, hoge veiligheid en lage kosten combineert

In de golf van onderzoek en ontwikkeling op het gebied van solid{0}}batterijen die een hogere energiedichtheid en ultieme veiligheid nastreven, wordt een ogenschijnlijk gewoon maar toch revolutionair materiaal-koperschuim- stilletjes het middelpunt van de aandacht van de industrie.

Als stroomcollectormateriaal voor de negatieve elektrode voor vaste{0}}batterijen, wordt verwacht dat koperschuim, met zijn unieke drie-poreuze structuur en superieure prestaties, veel knelpunten bij de industrialisatie van vaste-batterijen zal overwinnen.

01 Wat is koperschuim: een delicate combinatie van metaal en ruimte

Koperschuim is een metaalschuimmateriaal met een driedimensionale poreuze, uniform onderling verbonden structuur. Het interieur bevat een groot aantal gelijkmatig verdeelde, onderling verbonden poriën, die lijken op een "schuim" of "honingraat".

Dit unieke materiaal wordt voornamelijk vervaardigd met zacht polyurethaanschuim als matrix via een reeks precieze processen, waaronder voorbehandeling, chemische afzetting, elektrodepositie en warmtebehandeling.

Als stroomcollector behoudt koperschuim de uitstekende geleidbaarheid van metallisch koper, terwijl het prestatievoordelen bereikt die ongeëvenaard zijn door traditionele koperfolie dankzij de zorgvuldig ontworpen poreuze structuur.

02 Kernvoordelen: hoe koperschuim de prestaties van vaste--batterijen verbetert

1. Aanzienlijk verbeterde veiligheidsprestaties
Het belangrijkste voordeel van solid{0}}batterijen ligt in de veiligheid, en koperschuim versterkt deze eigenschap nog verder. De drie{2}} structuur voorkomt bramen tijdens een lekke band, waardoor interne kortsluiting effectief wordt vermeden en de veiligheid van de batterij aanzienlijk wordt verbeterd.

2. Lichtgewicht en hoge energiedichtheid
Koperschuim gebruikt slechts ongeveer 1/7 van de hoeveelheid koper die wordt aangetroffen in traditionele koperfolie, waardoor het gewicht van de batterij aanzienlijk wordt verminderd en een belangrijke materiële basis wordt geboden voor het verbeteren van de energiedichtheid van de batterij.

Dankzij deze eigenschap kan de batterij meer energie opslaan bij hetzelfde gewicht, waardoor het rijbereik van elektrische voertuigen direct wordt vergroot.

3. Uitstekende aanjaagprestaties
De unieke drie{0}}poreuze structuur van koperschuim helpt het ionendiffusiepad te verkorten en zal naar verwachting 7-10C ultrasnel opladen ondersteunen, wat betekent dat elektrische voertuigen binnen enkele minuten volledig kunnen worden opgeladen.

4. Effectieve onderdrukking van lithiumdendrieten
Door oppervlaktemodificatie maken stroomcollectoren van koperschuim een ​​uniforme lithiumafzetting mogelijk, waardoor wordt voorkomen dat dendrieten de elektrolyt doorboren en een "nulvolume-expansie" wordt bereikt, waardoor het probleem van de groei van lithiumdenriet fundamenteel wordt opgelost.

5. Kostenvoordelen en proces-vriendelijkheid

Vanwege de lage productiekosten en goede geleidbaarheid is koperschuim veelbelovend als ideale stroomcollector voor negatieve elektrodes voor semi-vaste/vaste- lithiumbatterijen.

Tegelijkertijd vertoont koperschuim uitstekende verwerkingsprestaties, waardoor het gemakkelijk kan worden gesneden, gestanst en gebogen, waardoor de productie van batterijen wordt vergemakkelijkt.

03. Belangrijk materiaal voor de economie op lage-hoogten

Als structureel materiaal bezit koperschuim lichtgewicht en hoge specifieke sterkte-eigenschappen. Vergeleken met traditionele elektrolytische koperfolie van 6 micron en composietkoperfolie kan het het gewicht van de batterij aanzienlijk verminderen en de energiedichtheid van de batterij verhogen.

Deze eigenschap maakt het tot een veelbelovend kernmateriaal voor lichtgewicht in de economie op lage- hoogten, en biedt cruciale ondersteuning voor de ontwikkeling van economieën op lage- hoogte, zoals drones en elektrische vliegtuigen.

04. Technologische uitdagingen en toekomstperspectieven

Ondanks de superieure prestaties van koperschuim erkent de industrie dat koperschuimproducten niet-gestandaardiseerd zijn en verschillen van vergelijkbare producten in termen van parameters en toepassingsscenario's.

Verwacht wordt dat koperschuim in de toekomst, met de gezamenlijke inspanningen van meer bedrijven, de Chinese technologische kracht zal bijdragen aan de innovatieve ontwikkeling van semi{0}}vaste en vaste- batterijen in China.

In de golf van solid{0}}batterij-industrialisatie is materiaalinnovatie de belangrijkste drijvende kracht geworden die de hele industrie vooruit stuwt.

Geschuimd koper zal, als een belangrijke doorbraak op het gebied van de huidige collectormaterialen, direct leiden tot uitgebreide verbeteringen in vaste{0}}batterijen in termen van energiedichtheid, veiligheidsprestaties en snelle{1}} oplaadeigenschappen, waardoor superieure energieoplossingen worden geboden voor nieuwe energievoertuigen, de lage- hoogte-economie en energieopslag.

Met de voortdurende verdieping van het wereldwijde onderzoek naar geschuimd koper en de voortdurende optimalisatie van productieprocessen wordt verwacht dat dit nieuwe stroomcollectormateriaal binnen de komende 3-5 jaar op grote-schaal industriële toepassing zal bereiken, en belangrijke materiële ondersteuning zal bieden voor de ontwikkeling van de volgende generatie energiebatterijtechnologie.