Lasers ultrarapides comment améliorer les performances des batteries lithium-ion?

Nouveau matériau structure et la surface de la structure d'électrode pour batterie à haute puissance pour améliorer la vie et la stabilité batterie.
Au cours des deux dernières décennies, les batteries lithium-ion (BIL) sur le marché de la batterie comme une puissance efficace de nouvelles options ont émergé. Les batteries au lithium-ion sont couramment utilisés pour stocker de l'énergie verte (comme l'énergie solaire et l'énergie éolienne), ainsi que nouvelle source d'énergie du véhicule en énergie. Cependant, il est toujours confronté à un certain nombre de défis, tels que les coûts de production élevés, la vie de la batterie plus courte, la sécurité et un temps de charge à long. Le problème le plus important est la production de lithium-ion problème d'infiltration d'électrolyte batterie, le courant à travers des procédés de chauffage et de stockage sous vide en continu à réaliser. Electrode insuffisante infiltration provoque augmentation du taux de défaillance du produit, mais aussi de réduire la capacité et vie de la batterie.

Développement de la structure d'électrode 3D devient une cellules de batterie au lithium-ion pour surmonter les problèmes liés aux performances (tels que la perte de puissance ou de résistance élevée à l'électrode) et la dégradation thermique du nouveau programme. 3D capacité d'énergie grande surface de la batterie peut être réalisé, tout en conservant une haute densité d'énergie. Un procédé d'usage gé néral, avant le dépôt de l'électrode en film mince, la structure 3D du substrat d'électrode (collecteur de courant). Malheureusement, le processus est encore aux premiers stades de minces films micro simulation de batterie électrodes. En outre, la mauvaise méthode d'évolutivité, ou ne concerne pas les grandes surfaces de film épais électrode électrode composite.
Karlsruhe Institute of Technology, nous avons développé une nouvelle génération de la technologie 3D de structure d'électrode, applicable à tous les types de batteries lithium-ion (y compris les batteries à film mince et de haute énergie batterie haute puissance). Par cette m éthode, on a utilisé d' abord pour activer lepointeur laser 10000mw assistée par un matériau d'électrode d'usinage lui - même. À cette fin, nous avons établi un autre traitement au laser de la technologie pour augmenter la surface active, comme un laser assistée auto-organisation de l' électrode et la structuration directe. La première méthode peut être utilisée pour la zone d'électrode batteries plus petit film et film é pais (piles bouton). La seconde méthode peut être utilisée pour couvrir la zone d'électrode plus grande batterie (batterie de soft pack).
Nous 248nm laser excimer ablation de tissu généré à partir de la structure de surface. Comme on le voit sur ​​la figure 1, un oxyde de lithium et de cobalt et de lithium nickel cobalt , l' oxyde de mangan èse (NMC) et des électrodes à film épais. Cette auto-organisation de la matière peut être obtenue principalement basée sur l'ablation sélective des matières et redéposés. Par formation de motifs par laser permet d' éviter les pertes de matière, on a trouvé que la surface active peut être augmentée de 10 fois. Nous 200ns en utilisant la fibre laser fibre ultrarapides ou 380fs laser formant microstructure 3D laser structuration directe, comme le montre la figure 1b. Nous l' air ambiant à travers un processus structuré de contrôle de l' Etat et le système de libération à travers le matériau ablatée abandonné.
La figure 1 génère laser 303 électrode de balayage microstructure composite d'images de microscope électronique. (A) microstructures d'auto-organisation (par laser excimer générateur) et (b) la formation de la structure micro-piliers en structurant ultrarapides (femtoseconde) laser.
Afin de former une épaisseur de film électrode capillaire microstructure d'une nanoseconde et ultrarapides processus de structuration au laser, ce qui a grandement favorisé l'homogénéisation de la vitesse d'infiltration de l'électrolyte. Comme on le voit sur la figure 2. Nous avons trouvé une conception et de construction approprié pour éliminer complètement le matériau d'électrode ablatée peut assurer le transport du capillaire le plus efficace. Nanosecond Ablation Laser ne convient pas à tous les types de matériau d'électrode.

Par exemple, le déplacement chimique (par ablation laser ultra-rapide pour éviter le froid), le phosphate de fer lithié se produit dans la zone d'effet thermique induit par laser nanoseconde. En outre, par rapport au laser nanoseconde, une plus grande efficacité ultrarapides ablation laser. Également la perte de matière active de 20% à moins de 5%. Par électrodes NMC institutionnalisées de batterie lithium-ion, la capacité de décharge jusqu'à 2290 cycles. Sans passer par le mécanisme de l'électrode de cycle de vie de la batterie lithium-ion ne peut atteindre 141 ( à l' exclusion des pertes pendant le stockage). améliorer considérablement la vie de la batterie, principalement en raison de laser micro structure capillaire est formée de telle sorte que l'électrolyte est plus efficace et la transmission rapide.
Dans l'ensemble, nous avons développé une nouvelle méthode de traitement assisté par laser puissant pour augmenter la surface active de la batterie lithium-ion. On structure d'électrode capillaire réalisé par un laser, peut améliorer la stabilité de la batterie et de réduire le temps de production. Amélioration de la durée de vie et d'améliorer le taux de rétention des capacités signifie que les applications secondaires de puissance élevée possible. Nous allons continuer à améliorer le matériau actif pour améliorer encore la couverture de l'électrode, ce qui réduit considérablement les coûts, améliorer la performance et la sécurité batterie.
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http://jackxun.blogrip.com/2016/06/28/lasers-a-infrarouge-moyen/
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