Dans la pièce d'électrode positive d'une batterie au lithium, le collecteur de feuille d'aluminium est en contact direct avec le matériau d'électrode positive ternaire Nickel - Cobalt - manganèse. Lorsque cela fonctionne normalement, cette interface est stable et fiable - la feuille d'aluminium est conductrice, le matériau actif stocke l'énergie, chaque fonction.
Mais le problème se pose lorsque la batterie devient hors de contrôle thermique. Le point de fusion de la feuille d'aluminium est seulement d'environ 650 ℃, tandis que la température de perte de contrôle thermique de la batterie au lithium ternaire peut atteindre plus de 1000 ℃. À cette température, la feuille d'aluminium fond rapidement et l'aluminium liquide pénètre dans le matériau de l'électrode positive, provoquant une réaction aluminothermique violente avec l'oxyde de nickel - Cobalt - manganèse. Des études connexes ont montré que les oxydes de nickel, de cobalt et de manganèse et les monomères d'aluminium peuvent réagir aluminothermiquement dans certaines conditions, libérant rapidement de grandes quantités de chaleur. Dans le domaine de l'industrie militaire, on utilise généralement des oxydes de nickel, des oxydes de cobalt et des oxydes de manganèse mélangés à de la poudre d'aluminium pour préparer des bombes thermiques alumineuses.
Les statistiques sur les accidents de véhicules électriques en Chine montrent que 86% des véhicules électriques impliqués dans des accidents à combustion spontanée utilisent des batteries lithium - ion à trois voies NCM. La réaction aluminothermique est la cause sous - jacente de la vitesse exothermique rapide et de l'évacuation de chaleur élevée du processus d'incendie de la batterie ternaire NCM.
Proposition de base:Titanium plaqué feuille d'aluminium la principale question d'ingénierie à laquelle répondre est la suivante: Comment créer une « barrière à haute température» entre la feuille d'aluminium et le matériau de l'électrode positive qui bloque la chaîne de la réaction aluminothermique en cas de perte de contrôle thermique?
Comment la couche de titane "Bloque" la réaction aluminothermique: comprendre la valeur du placage de titane de la science des matériaux
Le titane (TI) est un métal de transition dont le point de fusion peut atteindre environ 1500 ° C, soit plus du double du point de fusion de l’aluminium (environ 650 ° c). L'ajout d'une couche de titane entre la feuille d'aluminium et le matériau d'électrode positive ternaire Nickel - Cobalt - manganèse, tout en garantissant une bonne conductivité électrique de la pièce polaire, en utilisant la caractéristique que le point de fusion de la couche de titane est significativement plus élevé que le point de fusion de la feuille d'aluminium, pas facile à fondre, lorsque la perte de contrôle thermique se produit à l'intérieur de la cellule, isole efficacement le contact du matériau d'électrode positive ternaire Nickel - Cobalt - manganèse avec la couche de feuille d'
En effet, le mécanisme de protection de la couche de titane comporte trois niveaux:
Isolation physique
La couche de titane agit comme une barrière métallique dense à point de fusion élevé qui reste solide après la fusion de la feuille d'aluminium, empêchant la pénétration de l'aluminium liquide dans le matériau d'électrode positive.
Blocage de la réaction aluminothermique
L'apparition de réactions aluminothermiques nécessite un contact direct de l'aluminium avec l'oxyde métallique. La couche de titane crée une couche d'isolation physique entre la feuille d'aluminium et le matériau de l'électrode positive, bloquant le contact des réactifs à la source.
Réduit la libération de chaleur
En ajoutant une couche de titane plaquée entre la couche de feuille d'aluminium et le matériau d'électrode positive ternaire Nickel - Cobalt - manganèse, il bloque sa réaction aluminothermique dans le processus de perte de contrôle thermique, inhibe la décomposition thermique du matériau d'électrode positive, élimine sa réaction libérant une grande quantité de chaleur, améliorant ainsi la stabilité thermique de la pièce d'électrode positive de la batterie au lithium ternaire NCM et améliorant les performances de sécurité de la cellule.
Iii. Magnétron pulvérisation de titane placage: sur la feuille d'aluminium "croissance" de la couche de titane dense
La préparation de la couche de titane revêtue de titane de feuille d'aluminium utilise principalement le processus de Pulvérisation magnétron. Il existe de nombreuses méthodes de revêtement sous vide, y compris le dépôt physique en phase vapeur (PVD), le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et le dépôt par pulvérisation cathodique, où le dépôt physique en phase vapeur est une méthode de préparation couramment utilisée - dans des conditions de vide, le matériau de la couche de film est plaqué sur la surface du substrat.
Dépôt d'un revêtement de titane par Pulvérisation magnétron sur une feuille d'aluminium, le problème central à résoudre est la force de liaison interfaciale. L'aluminium est extrêmement susceptible de former un film d'oxyde naturel dense et isolant (al₂o₃) dans l'air, qui ne peut pas former de liaison métallique solide entre le film d'oxyde et la couche de titane. Des études ont montré qu'un revêtement dense résistant à la corrosion ne peut être obtenu qu'en utilisant la technologie composite Ion - plasma, qui consiste à pulvériser préalablement une surface en aluminium par un faisceau d'ions, à déposer une couche intermédiaire dense dans une décharge magnétron DC complétée par une assistance ionique et à déposer une couche supplémentaire dans une décharge magnétron cathodique fondue.
Technologie avancée:L'autonomie a construit la ligne de production de Pulvérisation magnétron et de placage à la vapeur sous vide, en utilisant le processus de production continu de bobine à bobine, qui peut réaliser le dépôt précis de la couche métallique sur la surface du substrat métallique comme la feuille d'aluminium. La société peut être plaquée en métal couvrant une gamme complète d'or, d'argent, de cuivre, d'aluminium, d'étain, de nickel, de titane, de platine, etc., où le revêtement en titane peut augmenter la dureté et la résistance à l'usure du matériau et améliorer sa stabilité thermique et sa résistance à la corrosion.
Iv. Propriétés de base du titane plaqué feuille d'aluminium
Barrière de point de fusion et stabilité thermique
Le point de fusion de la couche de titane est d'environ 1500 ° C, bien au - dessus de 650 ° C pour la feuille d'aluminium. La couche de titane à la température de perte de contrôle thermique reste à l'état solide, servant de barrière physique pour isoler le matériau positif du contact avec la feuille d'aluminium, bloquant la réaction aluminothermique. La feuille d'aluminium contenant du titane peut être utilisée normalement à 220 ℃, avec une barrière élevée, une extensibilité élevée, une résistance au vieillissement thermique, une résistance à la corrosion et une stabilité élevée.
Propriétés de résistance à la corrosion
La couche de titane offre une excellente protection contre la corrosion et l'oxydation. Les feuilles d'aluminium traitées au TI se comportent mieux que les feuilles d'aluminium non traitées et alcalines. La feuille d'aluminium revêtue de tio₂ augmente la résistance à la corrosion jusqu'à 5 fois par rapport à la feuille d'aluminium nue.
Conductivité et blindage électromagnétique
La couche de titane maintient la voie conductrice originale de la feuille d'aluminium. L'efficacité de blindage théorique de la feuille d'aluminium peut atteindre 85 dB à une fréquence de 1 GHz. Le titane a une bonne résistance à l'oxydation en tant que matériau de feuille métallique et peut être combiné avec de l'aluminium, du cuivre et d'autres métaux.
Force de liaison d'attachement
En utilisant le procédé composite de revêtement de titane par Pulvérisation magnétron pré - traitée par plasma, la couche de titane est fermement liée à la matrice en aluminium. La force d'adhérence en baquets plaqué jusqu'à la classe 5B (ASTM d3359 la plus élevée) assure pas de chute, pas de délaminage.
| Indicateurs de performance |
Valeurs typiques |
Remarques |
| épaisseur de la couche de titane |
Personnalisable (échelle nanométrique à micrométrique) |
Ajustement des besoins en fonction de l'application |
| épaisseur du substrat en feuille d'aluminium |
0.006–0.2mm |
Gamme standard de feuilles d'aluminium |
| Point de fusion de la couche de titane |
~ 1500 ℃ |
Bien au - dessus du point de fusion de la feuille d'aluminium (~ 650 ℃) |
| Efficacité du blindage |
≥ 60dB (avec le substrat de feuille d'aluminium) |
Bande de 30 MHz à 3 GHz |
| Adhérence |
Niveau 5b |
ASTM D3359 |
| Résistance à la température |
220 ℃ utilisation normale |
Données composites avec feuille d'aluminium titane |
| Résistance à la corrosion |
Revêtement tio₂ 5 fois plus élevé |
Comparer feuille d'aluminium nue |
V. scénarios d'application de base: de la sécurité de la batterie à la protection électromagnétique
Collecteur de fluide positif pour batterie au lithium
Le revêtement de titane est situé entre la couche de feuille d'aluminium et le matériau d'électrode positive ternaire Nickel - Cobalt - manganèse, séparant le matériau d'électrode positive de la couche de feuille d'aluminium, améliorant les performances de sécurité au feu de la batterie au lithium ternaire NCM, réduisant le risque d'incendie et les risques. Dans le domaine des batteries Sodium - ion, le revêtement en alliage titane - tungstène est préparé par Pulvérisation magnétron ou procédé PECVD, en utilisant le titane et le tungstène pour réguler la distribution électronique de surface en synergie, formant un site actif hautement natrophile, réduisant considérablement le potentiel de surtension de nucléation du sodium.
Protection contre la corrosion et emballage
Sur les deux côtés supérieurs et inférieurs de la feuille d'aluminium est fixé une couche de titane, en utilisant l'excellente protection contre la corrosion et la rouille, anti - oxydation propriétés du titane, adapté à divers environnements et a une longue durée de vie. L'élément d'emballage antibactérien en titane de feuille d'aluminium a une barrière élevée, une extensibilité élevée, une résistance au vieillissement thermique, une résistance à la corrosion, une stabilité élevée et des propriétés bactériostatiques à long terme, un processus de production simple et une utilisation normale à une température ambiante de 220 ℃.
Blindage électromagnétique et Packaging électronique
Le titane en tant que matériau de feuille métallique a une bonne résistance à l'oxydation, peut être utilisé en combinaison avec l'aluminium, le cuivre et d'autres métaux, l'épaisseur de feuille de titane peut faire 5 μm. Dans l'emballage du composant électronique, la feuille d'aluminium revêtue de titane peut isoler efficacement les ondes électromagnétiques et le rayonnement thermique, protégeant ainsi le composant interne des interférences extérieures.
Aérospatiale et fabrication haut de gamme
Les revêtements de titane sont utilisés pour améliorer la dureté et la résistance à l'usure des matériaux, utilisés dans la fabrication de machines, l'aérospatiale et d'autres domaines. Dans le domaine de la fabrication mécanique, il peut être appliqué à des outils, des roulements et d'autres pièces pour améliorer la résistance à l'usure et la durée de vie; Dans le domaine aérospatial, il peut être utilisé pour des composants tels que les aubes de moteur d'avion, améliorant la stabilité thermique et la résistance à la corrosion.
Vi. Capacité de placage de titane de feuille d'aluminium de la technologie avancée
Fondée en 2016, Advanced Academy (Shenzhen) Technology Co., Ltd est une entreprise nationale de haute technologie axée sur les matériaux de blindage, les matériaux d'absorption d'ondes, le revêtement de substrat flexible et les boues de métaux précieux. La société a construit de manière autonome la ligne de production de Pulvérisation magnétron et de placage à la vapeur sous vide, en utilisant le processus de production en continu de bobine à bobine, qui peut réaliser un dépôt précis de la couche métallique sur la surface du substrat métallique comme la feuille d'aluminium.
Dans le domaine du titane plaqué feuille d'aluminium, Advanced House Technology offre les compétences de base suivantes:
Plateforme de processus
Pulvérisation magnétron (dépôt de couche de titane), placage sous vide, prétraitement plasma et autres procédés composites.
Substrat et placage
Prend en charge une variété de nuances de papier d'aluminium et de spécifications d'épaisseur (0006 - 0,2 mm), placage de titane simple / double face.
Assurance qualité
L'épaisseur de la couche de titane de l'échelle nanométrique à l'échelle micrométrique peut être personnalisée, l'adhérence du revêtement de classe 5b, l'efficacité de blindage ≥ 60dB, la résistance à la température supérieure à 220 ℃.
Vii. Conclusion
L'essence du placage de titane en feuille d'aluminium est d'établir une solution matérielle unifiée entre "le faible coût léger de l'aluminium" et "la résistance à la corrosion du point de fusion élevé du titane". Au lieu de « remplacer» l’aluminium par du titane, il construit une « barrière à haute température» à haut point de fusion sur la surface de la Feuille d’aluminium – bloquant la réaction aluminothermique lorsque la chaleur de la batterie est hors de contrôle, résistant à l’érosion oxydative dans les environnements corrosifs et fournissant une interface soudable dans les scénarios où le soudage est nécessaire.
De la barrière de sécurité thermique du collecteur de fluide positif d'une batterie au lithium à la protection longue durée d'un emballage anticorrosion, des substrats conducteurs d'un blindage électromagnétique aux revêtements résistants à l'usure à haute température pour l'aérospatiale, le titane plaqué feuille d'aluminium unifie les objectifs d'ingénierie apparemment contradictoires de « légèreté» et de « haute fiabilité» en une seule solution matérielle. Comprendre la logique du processus de titanisation de la feuille d'aluminium - Pourquoi le prétraitement plasma est nécessaire, pourquoi les caractéristiques de point de fusion de la couche de titane sont des valeurs fondamentales, comment l'épaisseur affecte les performances - révèle l'essence technique de ce matériau plus que la simple comparaison des paramètres.
Formulaire de contact
Company: Xianjin Yuan (Shenzhen) Technology Co., Ltd.
Address: 8/F, Zhongxing Building, Shajing Xinsha Road, Bao'an District, Shenzhen, Guangdong, China
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