راهنمای مواد آند: درجه خلوص، فلزات و بررسی منبع برای سلول ها

یک مهندس خریدار 300 کیلوگرم فویل مسی را امضا می کند. دو روز بعد در بازرسی ورودی ناموفق بود: آهن در 18 ppm در برابر سقف 10 پی پی ام، اکسیژن در ppm 22 در برابر 8 ppm. در گواهی، مواد 99.99٪ خالص است. هنوز نمی تواند به خط پوشش برود.

این شکاف بین درجه چاپ شده روی یک سند و مشخصات ناخالصی که در واقع به کارخانه می رسد، کل مشکل در منبع یابی مواد آند است. نتیجه گیری اول: برای فلزات سمت آند، عددی که بازده را تعیین می کند، درصد خلوص عنوان نیست. این محدودیت‌های عنصر ردیابی فردی، روش تحلیلی مورد استفاده برای تأیید آنها، و کنترل فرآیند است که آنها را از لات به لات دیگر ثابت نگه می‌دارد.

آنچه در ادامه می‌آید، محل قرارگیری فلزات با خلوص فوق‌العاده در سلول‌های لیتیوم یون، آندهای الکتروشیمیایی و خازن‌های الکترولیتی را پوشش می‌دهد که درجه‌بندی‌ها برای هر کدام واقع‌بینانه است، و بررسی‌هایی که مانع از خارج شدن یک ماده واجد شرایط از مشخصات فنی می‌شوند.

مواد آند: یک ترم، سه برگه مشخصات مختلف

از پنج مهندس بخواهید که مواد آند را تعریف کنند و حداقل سه پاسخ را جمع آوری خواهید کرد که هر کدام به سفارش خرید متفاوتی پیوست شده است. این کلمه یک تابع را توصیف می کند، نه یک کلاس ماده. خرید در مقابل تعریف اشتباه یکی از اشتباهات گران قیمت در این دسته است، زیرا مشخصاتی که برای آند خازن نوشته شده است تقریباً چیزی در مورد کلکتور جریان باتری نمی گوید.

• ماده فعال آند باتری - گرافیت، کربن سخت، کامپوزیت های سیلیکون-کربن، لیتیوم تیتانات (LTO) و اکسید تیتانیوم نیوبیم (TiNb2O7). الزامات خلوص در مورد پیش سازهای فلزی اعمال می شود، نه برای یک قطعه فلزی تمام شده.
• آندهای الکتروشیمیایی - ورق، مش یا لوله تیتانیوم حاوی پوشش اکسید فلزی مخلوط، مورد استفاده در آبکاری، حفاظت کاتدی، تصفیه آب و خدمات کلر قلیایی. آنچه اهمیت دارد خلوص بستر، صافی و چسبندگی پوشش است.
• آندهای خازن - اجسام پودر تانتالیوم یا نیوبیم متخلخل در خازن های الکترولیتی جامد. این معیارها عبارتند از ظرفیت در هر گرم، محتوای اکسیژن و کربن، و انقباض در طول پخت.

جایی که فلز در واقع در داخل آند لیتیوم یونی قرار دارد

در یک سلول لیتیوم یونی تجاری، ماده فعال کربن یا ترکیب کربن-سیلیکون است. فلز همه چیز در اطراف آن است و به همان اندازه مشخص شده است.

جمع کننده جریان آند، فویل مسی است، معمولاً ضخامت 6 تا 9 میکرومتر، با طرح های پرانرژی که به سمت 4.5 تا 6 میکرومتر حرکت می کنند. در آن سنج، فویل معمولاً روی 4N (99.99٪) با اکسیژن کمتر از 5 تا 8 ppm و عناصر منفرد مانند آهن و گوگرد به صورت تک رقمی درپوش مشخص می شود. مقدار زیادی که در حین حمل 15 پی پی ام آهن از حد ناخالصی کامل برخوردار باشد، همچنان در سوراخ ها حک می شود، چسبندگی را در سطح پوشش از دست می دهد و در طول سیم پیچی لبه ها پاره می شود.

نیکل در زبانه ها، در مس با نیکل اندود و در فویل های مخصوص سلول های با دمای بالا ظاهر می شود. زمانی که مقاومت در برابر خوردگی بیشتر از رسانایی مهم باشد، تیتانیوم به صورت مش، نمد یا ورقه ظاهر می‌شود - برای مثال در الکترودهایی که در الکترولیت‌های اسیدی کار می‌کنند یا در سلول‌های الکترولیتی که همان قسمت تیتانیوم به عنوان آند کار می‌کند.

توسعه لایه نازک و حالت جامد یک مرحله خلاء اضافه می کند. اهداف کندوپاش مسی که برای ته نشینی لایه های دانه و جریان جمع کننده استفاده می شوند بر اساس خلوص هدف، اندازه دانه و محتوای اکسیژن مورد قضاوت قرار می گیرند، زیرا این متغیرها مقاومت فیلم و تولید ذرات را بر روی بستر ایجاد می کنند.

اهداف کندوپاش مس با خلوص بالا برای لایه های نازک PVD اهداف کندوپاش مس با خلوص بالا برای دانه های PVD و لایه های جمع کننده جریان، خلوص 99.999-99.9999٪ و ابعاد قابل تنظیم برای تجهیزات پوشش را ارائه می دهد. مشاهده محصول →

تقاضا برای این مواد در تعداد انگشت شماری متمرکز شده است کاربردهای انرژی نو ، جایی که یک عنصر منفرد خارج از مشخصات می تواند یک خط پوشش را برای یک جابجایی کامل بیکار کند.

درجه خلوص: آنچه 3N، 4N و 5N در واقع وعده می دهند

درجه خلوص مختصری برای سقف ناخالصی کل است و تندنویسی تفاوت های صد برابری را پنهان می کند.

• 3N به معنای 99.9٪ فلز یا تا 1000 ppm از هر چیز دیگری است.
• 3N5 به معنای 99.95٪ است، تا 500 پی پی ام.
• 4N به معنای 99.99٪، تا 100 پی پی ام است.
• 4N5 به معنای 99.995٪، تا 50 پی پی ام است.
• 5N به معنای 99.999٪، تا 10 ppm است.

تله این است که گواهی 4N فقط کل باقیمانده کمتر از 100 ppm را وعده می دهد. مقدار زیادی آهن 60 پی پی ام، اکسیژن 20 پی پی ام و گوگرد 15 پی پی ام، 4 نیوتن را تامین می کند و هنوز برای ورق مسی نازک غیرقابل استفاده است. بنابراین، خرید سمت آند به محدودیت‌های خاص عنصر به علاوه بیانیه روش تحلیلی پشت هر عدد نیاز دارد.

ICP-OES فلزات ردیابی معمول را تا حدود 1 ppm کنترل می کند. ICP-MS به محدوده ppb می رسد و ابزار معمولی برای 4N5 و بالاتر است. طیف‌سنجی جرمی تخلیه تابشی مواد 5N را تأیید می‌کند، در حالی که تکنیک‌های احتراق اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، کربن و گوگرد را اندازه‌گیری می‌کنند - عناصر بینابینی که پانل‌های فلزی استاندارد به طور کامل نادیده می‌گیرند.

تیتانیوم و نیوبیم: فلزات پشت آندهای با نرخ بالا

دو شیمی چگالی انرژی را با قابلیت سرعت و عمر چرخه مبادله می‌کنند و هر دو به تیتانیوم و نیوبیوم وابسته هستند: لیتیوم تیتانات (Li4Ti5O12، معروف به LTO) و اکسید نیوبیوم تیتانیوم (TiNb2O7)، به علاوه مسیر ساده‌تر پنتوکسید نیوبیم.

LTO یک اسپینل با فلات 1.55 ولت مسطح، حدود 175 میلی آمپر ساعت بر گرم ظرفیت عملی و کرنش شبکه نزدیک به صفر است، به همین دلیل است که ده ها هزار چرخه زنده می ماند. پیش ساز آن - دی اکسید تیتانیوم یا پودر تیتانیوم - باید آهن، نیوبیم و فلزات قلیایی باقیمانده را در سطوح پایین نگه دارد، زیرا این ناخالصی ها در شبکه اسپینل می نشینند و امپدانس را افزایش می دهند.

پنتوکسید نیوبیم تقریباً 180 تا 200 میلی آمپر بر گرم را با پنجره عملیاتی ایمن و عملکرد نرخ قوی ارائه می دهد. TiNb2O7 فراتر می رود، با ظرفیت نظری نزدیک به 387 میلی آمپر بر گرم، اما هم فلزات را مصرف می کند و هم نیاز به کنترل مداوم اکسیژن در خوراک نیوبیم دارد. زنجیره تامین عملی از شمش نیوبیم از طریق هیدریدینگ و آسیاب تا پودر و اکسید ادامه دارد، بنابراین خلوص شمش کف را برای همه چیز در پایین دست ایجاد می کند. درک کردن نقش نیوبیم در صنایع با تکنولوژی بالا توضیح می دهد که چرا نیوبیم 3N5 و 4N نسبت به گریدهای فروآلیاژ معمولی دارای بالاترین قیمت هستند.

پودر تیتانیوم با خلوص بالا برای اهداف AM، MIM و Sputtering پودر تیتانیوم با خلوص بالا برای اهداف ساخت افزودنی، MIM و کندوپاش، با اندازه ذرات قابل تنظیم و خلوص 99.8-99.99٪ برای ساخت پیشرفته. مشاهده محصول →

مواد آند تانتالیوم و نیوبیم در خازن ها

در یک خازن الکترولیتی جامد، آند یک گلوله متخلخل متخلخل از پودر تانتالیوم است، به این معنی که پودر جزء آن است. یک مشخصات معمولی نیاز به 99.95٪ تا 99.99٪ تانتالیوم، کنترل اکسیژن در یک باند تعریف شده، پایین نگه داشتن کربن، و توزیع اندازه ذرات توافق شده و چگالی اسکات دارد. خریداران ظرفیت در هر گرم، انقباض پس از تف جوشی و جریان نشتی در قسمت نهایی را مقایسه می کنند، نه یک عدد خلوص.

آندهای نیوبیم و اکسید نیوبیم جایگزین ارزان‌تری هستند. چگالی نیوبیم تقریباً نصف تانتالیوم است، بنابراین گرم کمتری در هر قسمت مورد نیاز است و آندهای اکسیدی در جریان مجدد در دمای بالا بهتر عمل می کنند. مبادله كنترل اكسيژن در حين تف جوشي است، زيرا اكسيژن اضافي به جريان نشتي تبديل مي شود. خازن ساز هر مسیری را که انتخاب کند، با شمش با خلوص بالا شروع می کند که به پودر تبدیل می شود و مشخصات بینابینی شمش پودر را تا پایان آند دنبال می کند.

شمش نیوبیم با خلوص بالا برای نیمه هادی ها و سوپرآلیاژها شمش نیوبیم 99.99 درصد با خلوص بالا برای اهداف پراکنده نیمه هادی، بوته ها، سوپرآلیاژها و آلیاژهای ابررسانا، با ابعاد تا 400 میلی متر و 2 تن متریک. مشاهده محصول →

چک لیست تدارکاتی که از رد لات ها جلوگیری می کند

بیشتر اختلافات آند-فلز به مشخصاتی بازمی گردد که به جای یک حالت خرابی، حول یک درصد نوشته شده بود. هشت مورد این شکاف را پر می کند.

1. محدودیت های خاص عنصر را برای آهن، نیکل، کروم، گوگرد و کلرید، نه تنها سقف ناخالصی کل، بنویسید.
2. روش تحلیلی و حد تشخیص مورد نیاز برای هر عنصر را نام ببرید.
3. عناصر بینابینی - اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، کربن و گوگرد - را برای مس، تیتانیوم و نیوبیم مشخص کنید.
4. تلورانس های ابعادی را به طور جداگانه تنظیم کنید: ضخامت در ضخامت مثبت یا منفی 5٪، به علاوه عرض، خمیدگی و زبری سطح در صورت لزوم.
5. برای پودرها، به توزیع اندازه ذرات، چگالی اسکات و محتوای اکسیژن در هر گواهی نیاز است.
6. به یک گواهی تجزیه و تحلیل در هر لات نیاز دارید که بتوان آن را با شماره حرارت، مذاب یا شمش ردیابی کرد.
7. مسیر فرآیند را تأیید کنید - الکترولیز، ذوب القایی خلاء، ذوب پرتو الکترونی یا ذوب مجدد قوس خلاء، هر کدام یک امضای باقیمانده متفاوت از خود به جای می‌گذارند.
8. سیستم کیفیت را بررسی کنید: ISO9001 به عنوان خط پایه، IATF16949 اگر مواد برنامه باتری خودرو را تغذیه می کند، و در مورد بسته بندی و ماندگاری توافق کنید زیرا سطوح تیتانیوم و نیوبیم اکسیژن را در انبار می گیرند.

نمودار: توزیع معمولی رد آند-فلز در بازرسی دریافتی.

سوالات متداول در مورد مواد آند

آیا درجه خلوص بالاتر همیشه برای مواد آند بهتر است؟

نه. درجه به یک سؤال ناخالصی کامل پاسخ می دهد. حالت شکست معمولاً به یک یا دو عنصر بستگی دارد. مس 4N با اکسیژن کمتر از 5ppm از مس 5N اسمی با اکسیژن و گوگرد ناپایدار بهتر عمل می کند، زیرا سوراخ ها و از دست دادن چسبندگی توسط آن عناصر خاص به جای کل ایجاد می شود.

تفاوت عملی بین مس 4N و 4N5 چیست؟

تقریباً ضریب دو در سقف ناخالصی کل: 100 پی پی ام در مقابل 50 پی پی ام. برای فویل‌های نازک‌تر از 6 میکرومتر، این تفاوت اغلب تعیین می‌کند که آیا یک قطعه ورودی عبور می‌کند یا خیر، زیرا همان سطح مطلق آهن با کاهش ضخامت، سهم بیشتری از سطح مقطع فویل را ایجاد می‌کند.

کدام فلز برای کلکتور جریان آند استفاده می شود؟

مس تقریباً در هر طرح لیتیوم یونی، مس با روکش نیکل برای زبانه ها و مش یا ورق تیتانیوم که در آن مقاومت در برابر خوردگی بیشتر از رسانایی است. ماده فعال گرافیت در بالا قرار دارد. فلز زیر هنوز باید مقاومت و کیفیت سطح خود را از طریق پوشش دهی، خشک کردن، کلندرینگ و سیم پیچی حفظ کند.

خلوص در لات تحویلی چگونه تأیید می شود؟

از طریق گواهی تجزیه و تحلیل هر لات بر اساس ICP-MS یا ICP-OES برای فلزات کمیاب و آنالیز احتراق برای اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، کربن و گوگرد، به علاوه یک بررسی مستقل روی نمونه‌های باقی‌مانده. تامین‌کنندگانی که خدمات تست خلوص اختصاصی را ارائه می‌دهند، این مرحله تأیید را به طور قابل توجهی کوتاه‌تر می‌کنند.

Ningbo Chuangrun New Materials از سال 2012 با تیمی متشکل از حدود 40 متخصص متالورژی و بیش از 60 پتنت فناوری ثبت شده، از پنج پایگاه تولیدی، تصفیه، ذوب، ریخته‌گری و پردازش فلزات با خلوص فوق‌العاده را انجام می‌دهد. طیف محصولات تیتانیوم، نیکل، مس، نیوبیم، کبالت، تانتالیم، مولیبدن و آلیاژهای کریستال، شمش، پودر، اسفنج، صفحه، میله، لوله و فرم‌های هدف را پوشش می‌دهد که توسط سیستم‌های کیفیت ISO9001 و IATF16949 و خدمات تست خلوص اختصاصی پشتیبانی می‌شود.

اگر فلزات سمت آند را مشخص می‌کنید و می‌خواهید مشخصات ناخالصی عنصر به عنصر قبل از ارسال به جای پس از آن تأیید شود، مشخصات را برای تیم ارسال کنید و درخواست کنید تا تجزیه و تحلیل سطح زیادی را در برابر محدودیت‌های خود انجام دهید.