Linia do produkcji superkondensatorów: różnice w stosunku do produkcji-liionów litowo-jonowych

Autor: dr Dany Huang

Dyrektor generalny i lider badań i rozwoju, TOB New Energy

Połącz się z dr Huangiem na LinkedIn

Podsumowanie wykonawcze i najważniejsze wnioski

Produkcja superkondensatorów to nie tylko „szybki lit-jonowy”. Wymaga całkowicie odrębnej kontroli reologii zawiesiny, specjalistycznych parametrów aktywacji węgla i określonych profili naprężenia. Modernizacja starego sprzętu kończy się niepowodzeniem.

Grubość elektrody:Elektrody EDLC regularnie przekraczają 150 µm na stronę. Wymaga to zmodyfikowania geometrii-matrycy szczelinowej, aby zapobiec masowemu pękaniu folii.

Napięcie uzwojenia:Maszyny do nawijania Supercap muszą obsługiwać bardzo delikatne warstwy węgla aktywnego przy niezwykle-precyzyjnej kontroli naprężenia.

Postępowanie z elektrolitem:Elektrolity na bazie acetonitrylu (ACN) wymagają-wybuchowych i odpornych chemicznie pomp wtryskowych.

Strategia zakupów:Bezpośrednia współpraca z producentem linii „pod klucz” gwarantuje, że procesy mieszania, powlekania i nawijania zostaną skalibrowane specjalnie pod kątem-węgla o wysokiej porowatości.

Hak

Właśnie zniszczyłeś 50-kilogramową partię elektrod z węglem aktywnym. Dlaczego? Próbowano przepchać zawiesinę superkondensatora przez standardową matrycę szczelinową litowo-jonową. Zawiesina uległa aglomeracji. Folia pękła. Ciągle widzę tę właśnie katastrofę. Kierownicy produkcji zakładają, że będą w stanie zmodernizować wycofaną linię powlekania NMC pod kątem elektrycznych kondensatorów dwuwarstwowych (EDLC). Nie mogą. Superkondensatory wymagają zupełnie innych tolerancji produkcyjnych elektrod i specjalistycznego sprzętu do nawijania.

Rzeczywistość materialna: lepkość i awaria

Węgiel aktywny jest agresywny. Jest ścierny. Jest bardzo porowaty. Wchłania rozpuszczalnik jak gąbka.

Scenariusz niepowodzenia:Jeśli lepkość podczas mieszania zawiesiny spadnie poniżej 4000 mPa·s ze względu na użycie standardowych czasów mieszania-litowo-jonowego, masywne cząstki węgla natychmiast osiądą w zbiorniku zasilającym powłokę. Gęstość powierzchniowa będzie się wahać o ponad 15%. Powstałe superkondensatory będą doświadczać ogromnych skoków rezystancji wewnętrznej (IR) i nie przejdą pierwszego cyklu ładowania-rozładowania.

Potrzebujesz wysokowydajnych-mikserów planetarnych zaprojektowanych specjalnie do-bardzo dużej zawartości substancji stałych. Tutaj nie można iść na skróty.

A kontra B: Produkcja-litów litowo-jonowych a linie superkondensatorów

Zmapujmy nakładanie się. Podstawowa fizyka magazynowania energii jest inna, podobnie jak sprzęt. Jeśli pozyskujesz sprzęt do zamówień masowych, musisz zrozumieć tę matrycę.

Identyczne wyposażenie:Maszyny do cięcia wzdłużnego, końcowego sortowania komórek i testery formowania podstawowego.

Podobne, ale zmodyfikowane:Maszyny do powlekania (wymagają matryc szczelinowych z szerszą szczeliną). Prasy walcowe do kalandrowania (wymagają wysoce wyspecjalizowanych podgrzewanych rolek, aby zapobiec fragmentacji grubej folii).

Całkowicie inny:Maszyny do nawijania. Układy wtrysku elektrolitu. Głęboko próżniowe piece do pieczenia.

Podczas zakładania nowego obiektu zaopatrywanie się u ogólnego brokera hurtowego prowadzi do rozłącznego sprzętu. Potrzebujesz dedykowanej fabryki źródeł, która zapewnia spójne rozwiązania w zakresie linii do produkcji akumulatorów dostosowane do EDLC.

Macierz porównawcza parametrów podstawowych

Kręte wąskie gardło

Proces nawijania superkondensatora jest brutalny. Elektrody z węglem aktywnym są niezwykle grube i kruche. Standardowe napięcie uzwojenia spowoduje ich natychmiastowe złamanie.

Spostrzeżenie inżynieryjne:Uzwojenie ogniw EDLC wymaga aktywnej kompensacji napięcia. Jeśli napięcie przekracza granicę plastyczności materiału nawet o ułamek Newtona, elektroda mikro-pęknie. Skontaktuj się z zespołem inżynierów TOB New Energy, aby uzyskać dostosowane krzywe napięcia, precyzyjnie odwzorowane dla naszego sprzętu do uzwojenia superkondensatorów.

Napełnianie lotnym elektrolitem

Elektrolity superkondensatorów to zupełnie inne bestie. Acetonitryl (ACN) jest wysoce lotny i agresywny chemicznie. Nie można używać standardowych pudełek do napełniania próżniowego z litu-jonów. Rozpuszczalnik zniszczy standardowe uszczelki pompy w ciągu kilku tygodni.

Potrzebujesz specjalistycznych, chemoodpornych głowic wtryskowych. Jako główny producent niestandardowo-frezujemy ceramiczne głowice pomp, aby były odporne na degradację ACN w milionach cykli produkcyjnych.

Gotowy do zwiększenia skali?

Budowa obiektu superkondensatorów wymaga specjalistycznej wiedzy. Przestań łatać ogólne maszyny. Jako czołowy chiński producent, TOB New Energy zapewnia pełną integracjęRozwiązania liniowe do produkcji superkondensatorów pod klucz. Zapewniamy wszystko, od układu fabryki po zakup sprzętu masowego i-szkolenie operatorów na miejscu. Już dziś prześlij nam swoje wymagania dotyczące pojemności EDLC, aby uzyskać bezpośrednią-cenę-fabryczną.

Często zadawane pytania (Ludzie też pytają)

Pytanie 1. Czy mogę używać maszyny do powlekania-litowo-jonowego superkondensatorów?

Nie. Nie bez szerokich modyfikacji. Elektrody superkondensatorów są znacznie grubsze. Będziesz musiał wymienić podkładki matrycy szczelinowej, wyregulować ciśnienie pompy płynu i znacząco zmienić strefy suszenia w piekarniku, aby dostosować się do ogromnego mokrego obciążenia.

Pytanie 2. Jaki jest czas schnięcia elektrod superkondensatorowych?

Zwykle od 24 do 48 godzin. Ze względu na ogromną powierzchnię wewnętrzną węgla aktywnego, usuwanie resztkowej wilgoci wymaga znacznie dłuższego głębokiego wypieku próżniowego (poniżej 5 Pa) w porównaniu ze standardowymi anodami grafitowymi.

Pytanie 3. Czy napełnianie elektrolitem superkondensatora jest niebezpieczne?

Tak. Rozpuszczalniki takie jak acetonitryl są bardzo lotne. Należy zaopatrzyć się w specjalistyczne maszyny do napełniania-przeciwwybuchowe i dedykowane systemy wentylacyjne zintegrowane bezpośrednio z obudową urządzenia.