రాగి రేకు అంటే ఏమిటి?
ఏదో తప్పు జరిగే వరకు ఎవరూ మాట్లాడని పదార్థం
ప్రతి లిథియం{0}}అయాన్ బ్యాటరీలో రాగి రేకు ఉంటుంది. మీ ఫోన్, మీ ల్యాప్టాప్, EV అన్నీ - బయట పార్క్ చేయబడ్డాయి. రేకు గ్రాఫైట్ యానోడ్ వెనుక కూర్చుని ఒక పని చేస్తుంది: ఎలక్ట్రాన్లను లోపలికి మరియు వెలుపలికి తరలించండి. గ్లామర్ కాదు. బ్యాటరీ సమావేశాలలో సరఫరాదారులు కీలక ప్రసంగాలను పొందరు. కానీ రేకు విఫలమైనప్పుడు, మొత్తం సెల్ విఫలమవుతుంది.
నేను ఈ పరిశ్రమలో పదిహేనేళ్లు గడిపాను. రాగి రేకు గురించి నేను మొదట్లో పెద్దగా ఆలోచించలేదు. కాథోడ్ పదార్థాలు అందరి దృష్టిని ఆకర్షించాయి - NCM నిష్పత్తులు, కోబాల్ట్ సోర్సింగ్, ఆ విధమైన విషయం. రేకు అక్కడే ఉంది. అప్పుడు నేను ఫీల్డ్ నుండి రాగి కరిగిపోయే సమస్యలతో కణాలు తిరిగి రావడాన్ని చూడటం ప్రారంభించాను మరియు ఆ ఇంటర్ఫేస్లో ఏమి జరుగుతుందో చాలా మంది ఇంజనీర్లు ఎంత తక్కువగా అర్థం చేసుకున్నారో నేను గ్రహించాను.
ప్రాథమిక అంశాలు, క్లుప్తంగా
బ్యాటరీ-గ్రేడ్ కాపర్ ఫాయిల్ చాలా అప్లికేషన్ల కోసం 6 మరియు 12 మైక్రాన్ల మందంతో నడుస్తుంది. కొంతమంది తయారీదారులు 4.5 మైక్రాన్లకు నెట్టారు. మానవ జుట్టు 70 మైక్రాన్ల వరకు ఉంటుంది, ఇది మీకు స్కేల్ యొక్క భావాన్ని అందిస్తుంది.
దీన్ని చేయడానికి రెండు మార్గాలు. విద్యుద్విశ్లేషణ నిక్షేపణ - మీరు రాగిని సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్లో కరిగించి, ద్రావణం ద్వారా కరెంట్ను ప్రవహిస్తారు మరియు తిరిగే డ్రమ్పై రాగి ప్లేట్లను పంపుతారు. దాన్ని పీల్ చేయండి, పైకి చుట్టండి. ఇది మార్కెట్లో 90-ప్లస్ శాతం. మరొక పద్ధతి రోలింగ్, ఇక్కడ మీరు రాగి కడ్డీతో ప్రారంభించి, పదేపదే పాస్ల ద్వారా యాంత్రికంగా సన్నబడతారు. రోలింగ్ మీకు మెరుగైన యాంత్రిక లక్షణాలను అందిస్తుంది కానీ ఎక్కువ ఖర్చు అవుతుంది. చాలా మంది సెల్ తయారీదారులు ప్రీమియం చెల్లించాలనుకోవడం లేదు.
మందం గురించి ఎవరైనా ఎందుకు పట్టించుకుంటారు
సన్నగా ఉండే రేకు అంటే అదే సెల్ వాల్యూమ్లో క్రియాశీల పదార్థానికి ఎక్కువ స్థలం. అది శక్తి సాంద్రత. గత దశాబ్దంలో 8 మైక్రాన్ నుండి 6 మైక్రాన్ రేకు వరకు పుష్ సెల్ తయారీదారులకు వారి డిజైన్ల గురించి వేరే ఏమీ మార్చకుండా నిజమైన ప్రోత్సాహాన్ని ఇచ్చింది. 6 మైక్రాన్ల కంటే సన్నగా వెళ్లడం కష్టం అవుతుంది. పూత సమయంలో రేకు కన్నీళ్లు. ఇది వైండింగ్ మెషిన్లో ముడతలు పడుతుంది. దిగుబడి తగ్గుతుంది.
నేను కొన్ని సంవత్సరాల క్రితం జియాంగ్సు ప్రావిన్స్లో కోటింగ్ లైన్లో పర్యటించాను, అక్కడ వారు 4.5 మైక్రాన్ రేకు అర్హత సాధించారు. రేకు చిరిగిపోకుండా ఆపరేటర్లు లైన్ వేగాన్ని 30 శాతం తగ్గించాల్సి వచ్చింది. దాని గురించి ఎవరూ సంతోషించలేదు. మీరు ఖర్చు లక్ష్యాలను చేధించడానికి ప్రయత్నిస్తున్నప్పుడు నిర్గమాంశ ముఖ్యమైనది.
ఉపరితల సమస్య
విద్యుద్విశ్లేషణ రేకు రెండు వైపులా ఉంటుంది. డ్రమ్ వైపు మెరిసే మరియు మృదువైనది. మరొక వైపు - మాట్టే వైపు - మరింత ఆకృతిని కలిగి ఉంది. మీరు యానోడ్ స్లర్రీని మాట్టే వైపు కోట్ చేస్తారు ఎందుకంటే కరుకుదనం సంశ్లేషణకు సహాయపడుతుంది. సిద్ధాంతంలో తగినంత సరళమైనది.
కానీ ఉపరితల కరుకుదనం ఒక మార్పిడి. చాలా మృదువైనది మరియు కొన్ని వందల చక్రాల తర్వాత పూత తొలగిపోతుంది. చాలా కఠినమైనది మరియు బేర్ కాపర్ ఎలక్ట్రోలైట్ను సంపర్కించే పూతలో సన్నని మచ్చలు ఏర్పడతాయి. అది చెడ్డది. కొన్ని పరిస్థితులలో రాగి ఎలక్ట్రోలైట్లో కరిగిపోతుంది, కాథోడ్కి వలసపోతుంది, అక్కడ ప్లేట్లు అవుతుంది మరియు చివరికి సెల్ను షార్ట్ చేస్తుంది. స్టోరేజ్లో కూర్చున్న తర్వాత సెల్లు ఈ విధంగా విఫలమవడాన్ని నేను చూశాను - సైకిల్ కూడా తొక్కలేదు, కేవలం తుప్పు పట్టే కరెంట్ కలెక్టర్తో అక్కడే కూర్చున్నాను.
రేకు సరఫరాదారులు కరుకుదనాన్ని నియంత్రించడానికి చాలా ప్రయత్నం చేస్తారు. లేపన స్నానంలో సంకలిత ప్యాకేజీలు. పోస్ట్{2}}చికిత్స దశలు. కొంతమంది సరఫరాదారులు రెండు వైపులా పూత పూయబడిన అప్లికేషన్ల కోసం డ్రమ్ వైపు కూడా తేలికపాటి రఫింగ్ ట్రీట్మెంట్ చేస్తారు.
తుప్పు అనేది నిజమైన తలనొప్పి
లిథియం-అయాన్ కణాలలో ప్రామాణిక ఎలక్ట్రోలైట్ LiPF6 ఆర్గానిక్ కార్బోనేట్లలో కరిగిపోతుంది. ఇది రాగిపై దాడి చేయకూడదు. యానోడ్ పొటెన్షియల్స్ వద్ద రాగి స్థిరంగా ఉంటుంది. కానీ ఎల్లప్పుడూ తేమ కాలుష్యం - పార్ట్స్ పర్ మిలియన్, ఖచ్చితంగా, కానీ అది ఉంది. తేమ LiPF6తో చర్య జరిపి HFని ఏర్పరుస్తుంది. హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం. అసహ్యకరమైన అంశాలు. ఇది రాగిని తింటుంది.
ఒక వైఫల్య మోడ్ను నేను అనేకసార్లు పరిశోధించాను: సైక్లింగ్ సమయంలో యానోడ్ పూత పగుళ్లు ఏర్పడుతుంది, బేర్ ఫాయిల్ను బహిర్గతం చేస్తుంది మరియు HF పని చేస్తుంది. కరిగిన రాగి అయాన్లు సెపరేటర్ గుండా ప్రవహిస్తాయి, కాథోడ్పై మెటాలిక్ కాపర్గా నిక్షిప్తం చేస్తాయి మరియు చివరికి మీరు మృదువైన షార్ట్ను పొందుతారు. కెపాసిటీ ఫేడ్ వేగవంతం అవుతుంది. కొన్నిసార్లు సెల్ వెంట్స్. ఆక్సైడ్ పొర అంతర్లీన రాగిని రక్షించని విధంగా అధిక ఉపరితల ఆక్సైడ్ - కలిగి ఉన్న రేకు యొక్క చెడ్డ బ్యాచ్కు మేము ఒక రీకాల్ను గుర్తించాము.
డీప్ డిచ్ఛార్జ్ మరియు రివర్సల్
సెల్ను దాని కటాఫ్ వోల్టేజ్ దిగువన విడుదల చేయండి మరియు యానోడ్ సంభావ్యత పెరుగుతుంది. తగినంత దూరం వెళ్లి మీరు ఎలక్ట్రోకెమికల్గా రాగిని కరిగించడం ప్రారంభించండి. ఇది వివాదాస్పదమైనది కాదు - ఇది సాహిత్యంలో నమోదు చేయబడింది మరియు అనుభవజ్ఞులైన సెల్ ఇంజనీర్ ఎవరైనా దీనిని చూసారు.
సెల్లు సరిపోలని సామర్థ్యాలను కలిగి ఉన్న సిరీస్-కనెక్ట్ చేయబడిన ప్యాక్లలో సమస్య కనిపిస్తుంది. బలహీనమైన కణం మొదట ఖాళీ అవుతుంది, తర్వాత ఇతర కణాల ద్వారా రివర్సల్లోకి వస్తుంది. ప్యాక్ డిజైనర్లు దీని కోసం రక్షణ సర్క్యూట్లలో ఉంచారు. కానీ రక్షణ సర్క్యూట్లు కొన్నిసార్లు విఫలమవుతాయి. నకిలీ రక్షణ ICలు సరఫరా గొలుసులో నిజమైన విషయం. స్పెక్కు అనుగుణంగా లేని కాంపోనెంట్లతో చౌకైన BMS బోర్డులు. రివర్సల్ ప్రొటెక్షన్ని కలిగి ఉండే ప్యాక్లలో రాగి కరిగిపోవడాన్ని నేను చూశాను.
సిలికాన్ ప్రతిదీ కష్టతరం చేస్తుంది
సిలికాన్ యానోడ్స్ వస్తున్నాయి. గ్రాఫైట్ - కంటే సిలికాన్ దాదాపు పది రెట్లు ఎక్కువ లిథియం నిల్వ చేస్తుందని అందరికీ తెలుసు. ప్రస్తుత కలెక్టర్కి సిలికాన్ ఏమి చేస్తుందో ప్రజలు ఎప్పుడూ ఆలోచించరు.
లిథియేటెడ్ చేసినప్పుడు సిలికాన్ భారీగా విస్తరిస్తుంది. 300 శాతానికి పైగా వాల్యూమ్ మార్పు. యానోడ్ పొర ప్రతి చక్రంలో ఉబ్బుతుంది మరియు సంకోచిస్తుంది. సాంప్రదాయిక రాగి రేకు ఆ రకమైన యాంత్రిక ఒత్తిడి కోసం రూపొందించబడలేదు. అలసట పగుళ్లు. డీలామినేషన్. విద్యుత్ సంబంధాన్ని కోల్పోవడం. కొంతమంది సిలికాన్ యానోడ్ డెవలపర్లు అధిక-టెన్సైల్ కాపర్ అల్లాయ్లు లేదా 3D-స్ట్రక్చర్డ్ ఫాయిల్స్తో-పోరోసిటీలో అంతర్నిర్మిత విస్తరణకు అనుగుణంగా పని చేస్తున్నారు. ఇది సక్రియ ప్రాంతం, చాలా యాజమాన్య అభివృద్ధి, ఇంకా స్పష్టమైన విజేత లేదు.
నేను గత సంవత్సరం మాట్లాడిన ఒక స్టార్టప్ కాపర్-నికెల్-సిలికాన్ అల్లాయ్ ఫాయిల్ను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద 500 MPa కంటే ఎక్కువ తన్యత శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. ట్రేడ్-తక్కువ వాహకత - స్వచ్ఛమైన రాగిలో 60 శాతం ఉండవచ్చు. వారి అప్లికేషన్ కోసం ఇది పని చేసింది. అది స్కేల్ అవుతుందో లేదో స్పష్టంగా లేదు.
సరఫరా గొలుసు వాస్తవాలు
చాలా బ్యాటరీ రాగి రేకు చైనా, జపాన్ మరియు కొరియాలోని కొంతమంది నిర్మాతల నుండి వస్తుంది. Furukawa, Mitsui, Iljin, Tongguan - ఆ పేర్లు స్పెక్ షీట్లలో పదే పదే కనిపిస్తాయి. ఉత్తర అమెరికా మరియు యూరోపియన్ సెల్ తయారీదారులు ఎక్కువగా దిగుమతి చేసుకుంటున్నారు. ప్రాంతీయ బ్యాటరీ సామర్థ్యం ఆన్లైన్లో వచ్చినందున రేకు ఉత్పత్తిని స్థానికీకరించడం గురించి చర్చ ఉంది, అయితే ఆ సామర్థ్యాన్ని నిర్మించడానికి సంవత్సరాలు పడుతుంది. విద్యుద్విశ్లేషణ రేకు ఉత్పత్తి అనేది పరికరాలు-ఇంటెన్సివ్ మరియు-ఎలా ముఖ్యమైనదో తెలుసు. మీరు కేవలం మెషీన్లను కొనుగోలు చేయలేరు మరియు వచ్చే త్రైమాసికంలో నాణ్యమైన రేకును రవాణా చేయడం ప్రారంభించలేరు.
ధర రాగి వస్తువుల ధరలతో పాటు మార్పిడి రుసుమును అనుసరిస్తుంది. సన్నటి రేకులు అధిక మార్పిడి రుసుములను ఆదేశిస్తాయి ఎందుకంటే దిగుబడి తక్కువగా ఉంటుంది మరియు నాణ్యత నియంత్రణ కష్టం. 8 మైక్రాన్ మరియు 4.5 మైక్రాన్ ధరల మధ్య వ్యాప్తి ఆ కష్టాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది.
నిజానికి ఏమి ముఖ్యం
రాగి రేకు చాలా విధాలుగా పరిపక్వ భాగం. ప్రాథమిక ఉత్పత్తి సాంకేతికత దశాబ్దాలుగా నాటకీయంగా మారలేదు. కానీ సెల్ పనితీరు అవసరాలు పెరిగే కొద్దీ స్పెసిఫికేషన్లు కఠినతరం అవుతూ ఉంటాయి. తన్యత బలం, పొడుగు, మందం ఏకరూపత, ఉపరితల కరుకుదనం, తుప్పు నిరోధకత - ఇవన్నీ సెల్ నాణ్యత మరియు జీవితకాలంగా కారణమవుతాయి.
నేను పని చేసే ఇంజనీర్లు కొన్నిసార్లు రేకును వస్తువు కొనుగోలుగా పరిగణిస్తారు. స్పెక్కు అనుగుణంగా చౌకైన సరఫరాదారుని పొందండి మరియు కొనసాగండి. అది పని చేయని వరకు పని చేస్తుంది. రేకులో కొన్ని ppm ఎక్కువ తేమ, నియంత్రణ పరిమితుల వెలుపల కరుకుదనం పంపిణీ, QCని దాటిన బలహీనమైన బ్యాచ్, నమూనా ప్రణాళిక తగినంతగా లేనందున - వీటిలో ఏవైనా నెలలు లేదా సంవత్సరాల తర్వాత ఫీల్డ్ వైఫల్యాలుగా చూపబడతాయి. అప్పటికి చౌకగా పరిష్కరించడం చాలా ఆలస్యం.
త్వరలో ఎవరూ రాగిని భర్తీ చేయరు. యానోడ్ పొటెన్షియల్స్ వద్ద అల్యూమినియం పని చేయదు. నికెల్ ధర చాలా ఎక్కువ. పాలిమర్ కోర్లతో కూడిన మిశ్రమ రేకులు అభివృద్ధిలో ఉన్నాయి కానీ ఉత్పత్తికి-సిద్ధంగా లేవు. కనీసం తర్వాతి పదేళ్లపాటు, రాగి రేకు ఉన్న చోటనే ఉంటుంది: ప్రతి లిథియం-అయాన్ సెల్లో, ఏదో తప్పు జరిగే వరకు నిశ్శబ్దంగా తన పనిని చేస్తుంది.
