Anot Malzeme Kılavuzu: Hücreler için Saflık Dereceleri, Metaller ve Kaynak Kontrolleri

Bir satın alma mühendisi 300 kg'lık bir bakır folyo partisini imzalıyor. İki gün sonra gelen muayenede başarısız oldu: Dakikada 10 sayfa'lik bir tavana karşı 18 ppm'de ütüleme, 8 ppm'ye karşı 22 ppm'lik oksijen. Sertifikada malzeme %99,99 saftır. Halen kaplama hattına çıkamıyor.

Bir belge üzerinde yazılı olan kalite ile tesise fiilen gelen safsızlık profili arasındaki boşluk, anot malzemesi tedarikindeki tüm problemdir. İlk olarak sonuç: Anot tarafındaki metaller için verimi belirleyen sayı, başlık saflık yüzdesi değildir. Bireysel eser element limitleri, bunları doğrulamak için kullanılan analitik yöntem ve bunları partiden partiye stabil tutan süreç kontrolüdür.

Aşağıda ultra yüksek saflıkta metallerin lityum iyon hücrelerde, elektrokimyasal anotlarda ve elektrolitik kapasitörlerde nerede bulunduğu, her biri için hangi derecelerin gerçekçi olduğu ve nitelikli bir malzemenin spesifikasyonların dışına çıkmasını engelleyen kontroller yer almaktadır.

Anot Malzemesi: Bir Terim, Üç Farklı Teknik Özellikler Sayfası

Beş mühendisten anot malzemesini tanımlamalarını isteyin; her biri farklı bir satın alma siparişine eklenmiş en az üç yanıt toplayacaksınız. Kelime, maddi bir sınıfı değil, bir işlevi tanımlar. Yanlış tanıma karşı satın almak bu kategorideki en pahalı hatalardan biridir, çünkü bir kapasitör anodu için yazılmış bir spesifikasyon, bir akü akım toplayıcı hakkında neredeyse hiçbir şey söylemez.

• Pil anot aktif malzemesi — grafit, sert karbon, silikon-karbon kompozitleri, lityum titanat (LTO) ve titanyum niyobyum oksit (TiNb2O7). Saflık gereklilikleri bitmiş metal parçaya değil metal öncüllerine uygulanır.
• Elektrokimyasal anotlar - elektrokaplama, katodik koruma, su arıtma ve klor-alkali hizmetinde kullanılan, karışık metal oksit kaplama taşıyan titanyum levha, ağ veya tüp. Önemli olan alt tabakanın saflığı, düzlüğü ve kaplamanın yapışmasıdır.
• Kondansatör anotları — katı elektrolitik kapasitörlerin içindeki sinterlenmiş tantal veya niyobyum toz gövdeleri. Ölçütler gram başına kapasite, oksijen ve karbon içeriği ve sinterleme sırasındaki büzülmedir.

Metalin Aslında Lityum İyon Anotun İçinde Olduğu Yer

Ticari bir lityum iyon hücresinde aktif malzeme karbon veya karbon-silisyum karışımıdır. Metal etrafındaki her şeydir ve aynı derecede sıkı bir şekilde belirtilmiştir.

Anot akım toplayıcısı, normalde 6 ila 9 µm kalınlığında bakır folyodur ve yüksek enerjili tasarımlar 4,5 ila 6 µm'ye doğru itilir. Bu ayarda, folyo genellikle 4N (%99,99) olarak belirtilir; oksijen 5 ila 8 ppm'nin altında tutulur ve demir ve kükürt gibi bireysel elementler düşük tek haneli rakamlarla sınırlandırılır. 15 ppm demir taşırken toplam kirlilik sınırını karşılayan parti yine de küçük deliklere girecek, kaplama arayüzünde yapışmayı kaybedecek ve sarma sırasında kenarlar boyunca yırtılacaktır.

Nikel tırnaklarda, nikel kaplı bakırda ve yüksek sıcaklık hücreleri için özel folyolarda bulunur. Titanyum, korozyon direncinin iletkenlikten daha önemli olduğu durumlarda ağ, keçe veya tabaka halinde görünür; örneğin asidik elektrolitlerde çalışan elektrotlarda veya aynı titanyum parçasının çalışma anot görevi gördüğü elektrolitik hücrelerde.

İnce film ve katı hal geliştirme bir vakum adımı ekler. Tohum ve akım toplayıcı katmanları biriktirmek için kullanılan bakır püskürtme hedefleri, hedef saflığı, tane boyutu ve oksijen içeriğine göre değerlendirilir çünkü bu değişkenler, substrat üzerinde film direncini ve parçacık oluşumunu etkiler.

PVD İnce Filmler için Yüksek Saflıkta Bakır Püskürtme Hedefleri PVD tohum ve akım toplayıcı katmanlar için yüksek saflıkta bakır püskürtme hedefleri, %99,999–99,9999 saflık ve kaplama ekipmanı için özelleştirilebilir boyutlar sunar. Ürünü Görüntüle →

Bu malzemelere olan talep bir avuç üründe yoğunlaşmıştır. yeni enerji uygulamaları Spesifikasyon dışı tek bir elemanın kaplama hattını tam bir vardiya boyunca boşta bırakabileceği yer.

Saflık Dereceleri: 3N, 4N ve 5N Aslında Ne Vaat Ediyor?

Saflık derecesi, toplam safsızlık tavanının kısaltmasıdır ve kısaltma, yüz katlık farklılıkları gizler.

• 3N, %99,9 metal veya diğer her şeyin 1.000 ppm'ye kadar olduğu anlamına gelir.
• 3N5, 500 sayfa/dakika'ye kadar %99,95 anlamına gelir.
• 4N, 100 sayfa/dakika'ye kadar %99,99 anlamına gelir.
• 4N5, Dakikada 50 sayfa'ye kadar %99,995 anlamına gelir.
• 5N, 10 ppm'ye kadar %99,999 anlamına gelir.

Buradaki tuzak, 4N sertifikasının yalnızca toplam konaklama miktarının 100 ppm'nin altında olmasını vaat etmesidir. 60 ppm demir, 20 ppm oksijen ve 15 ppm kükürt taşıyan parti 4N'yi karşılar ve ince bakır folyo için hala kullanılamaz. Bu nedenle anot tarafı tedariki, elemente özgü limitlerin yanı sıra her sayının arkasında analitik yöntemin beyanına ihtiyaç duyar.

ICP-OES, kabaca 1 ppm'ye kadar olan rutin iz metalleri işler. ICP-MS ppb aralığına ulaşır ve 4N5 ve üzeri için olağan araçtır. Kızdırma deşarjlı kütle spektrometrisi 5N malzemeyi doğrularken, yanma teknikleri oksijen, nitrojen, hidrojen, karbon ve sülfürü ölçer; bunlar standart eser metal panellerin tamamen göz ardı ettiği ara elementlerdir.

Titanyum ve Niyobyum: Yüksek Oranlı Anotların Arkasındaki Metaller

Hız kapasitesi ve çevrim ömrü için enerji yoğunluğunu takas eden iki kimya vardır ve her ikisi de titanyum ve niyobyuma bağlıdır: lityum titanat (Li4Ti5O12, LTO olarak bilinir) ve titanyum niyobyum oksit (TiNb2O7) artı daha basit niyobyum pentoksit yolu.

LTO, düz 1,55 V platolu, yaklaşık 175 mAh/g pratik kapasiteye ve sıfıra yakın kafes gerilimine sahip bir spineldir; bu nedenle on binlerce döngüye dayanabilir. Öncülünün (titanyum dioksit veya titanyum tozu) demir, niyobyum ve artık alkali metalleri düşük seviyelerde tutması gerekiyor çünkü bu safsızlıklar spinel kafesinde yer alıyor ve empedansı artırıyor.

Niyobyum pentoksit, güvenli bir çalışma penceresi ve güçlü hız performansıyla yaklaşık 180 ila 200 mAh/g sunar. TiNb2O7, 387 mAh/g'ye yakın teorik kapasitesiyle daha da ileri gidiyor, ancak hem metalleri tüketiyor hem de niyobyum besleme stoğunda tutarlı oksijen kontrolü gerektiriyor. Pratik tedarik zinciri, niyobyum külçesinden, hidrürleme ve öğütme, toz ve okside kadar uzanır; böylece külçenin saflığı, aşağı yöndeki her şey için zemin hazırlar. Anlamak niyobyumun yüksek teknoloji endüstrilerindeki rolü 3N5 ve 4N niyobyumun neden sıradan ferroalyaj kalitelerine göre fiyat avantajı taşıdığını açıklamaya yardımcı olur.

AM, MIM ve Püskürtme Hedefleri için Yüksek Saflıkta Titanyum Tozu Gelişmiş üretim için özelleştirilebilir parçacık boyutlarına ve %99,8-99,99 saflığa sahip, eklemeli üretim, MIM ve püskürtme hedefleri için yüksek saflıkta titanyum tozu. Ürünü Görüntüle →

Kondansatörlerde Tantal ve Niyobyum Anot Malzemeleri

Katı bir elektrolitik kapasitörde anot, tantal tozunun gözenekli sinterlenmiş bir topağıdır; bu, tozun bileşen olduğu anlamına gelir. Tipik bir spesifikasyon, %99,95 ila %99,99 tantal, tanımlanmış bir bant dahilinde oksijenin kontrol edilmesi, karbonun düşük tutulması ve üzerinde anlaşmaya varılan bir parçacık boyutu dağılımı ve Scott yoğunluğunun olmasını gerektirir. Alıcılar tek bir saflık rakamını değil, gram başına kapasitansı, sinterleme sonrası büzülmeyi ve bitmiş parçadaki kaçak akımı karşılaştırıyor.

Niyobyum ve niyobyum oksit anotları daha düşük maliyetli alternatiflerdir. Niyobyum, tantalın kabaca yarısı kadar yoğun olduğundan parça başına daha az grama ihtiyaç duyulur ve oksit anotlar, yüksek sıcaklıkta yeniden akışta daha bağışlayıcıdır. Fazla oksijen kaçak akıma dönüştüğünden, sinterleme sırasında daha sıkı oksijen kontrolü sağlanır. Kapasitör üreticisi hangi yolu seçerse seçsin, toza dönüştürülen yüksek saflıkta külçeyle başlar ve külçenin ara profili, bitmiş anoda kadar tozu takip eder.

Yarı İletkenler ve Süperalaşımlar için Yüksek Saflıkta Niyobyum Külçe Yarı iletken püskürtme hedefleri, potalar, süper alaşımlar ve süper iletken alaşımlar için 400 mm'ye ve 2 metrik tona kadar boyutlara sahip yüksek saflıkta %99,99 niyobyum külçe. Ürünü Görüntüle →

Parti Reddini Önleyen Bir Tedarik Kontrol Listesi

Çoğu anot-metal anlaşmazlığı, bir arıza modu yerine yüzde etrafında yazılmış bir spesifikasyona dayanmaktadır. Sekiz madde bu açığı kapatıyor.

1. Yalnızca toplam safsızlık tavanını değil, demir, nikel, krom, kükürt ve klorür için elemente özgü limitleri yazın.
2. Analitik yöntemi ve her bir element için gereken tespit limitini adlandırın.
3. Bakır, titanyum ve niyobyum için ara elementleri (oksijen, nitrojen, hidrojen, karbon ve kükürt) belirtin.
4. Boyut toleranslarını ayrı ayrı ayarlayın: artı veya eksi %5 dahilinde kalınlık, artı ilgili yerlerde genişlik, bombe ve yüzey pürüzlülüğü.
5. Tozlar için her sertifikada parçacık boyutu dağılımı, Scott yoğunluğu ve oksijen içeriğinin belirtilmesi zorunludur.
6. Isı, eriyik veya külçe numarasına göre izlenebilen parti başına bir analiz sertifikası isteyin.
7. Proses yolunu doğrulayın; elektroliz, vakum indüksiyonlu eritme, elektron ışınıyla eritme veya vakum arkıyla yeniden eritme, her biri farklı bir kalıntı imza bırakır.
8. Kalite sistemini kontrol edin: Temel olarak ISO9001, eğer malzeme bir otomotiv akü programını besliyorsa IATF16949 ve titanyum ve niyobyum yüzeyleri depolama sırasında oksijen aldığından paketleme ve raf ömrü konusunda anlaşın.

Tablo: Gelen denetimde bulunan anot-metal reddinin tipik dağılımı.

Anot Malzemesi Hakkında Sıkça Sorulan Sorular

Anot malzemesi için daha yüksek saflık derecesi her zaman daha mı iyidir?

Hayır. Sınıf, toplam safsızlık sorusunu yanıtlıyor; başarısızlık modu genellikle bir veya iki öğeye bağlıdır. Oksijeni 5 ppm'nin altında tutulan bir 4N bakır, kararsız oksijen ve kükürt içeren nominal 5N bakırdan daha iyi performans gösterecektir çünkü küçük delikler ve yapışma kaybı toplamdan ziyade bu spesifik elementler tarafından tetiklenir.

4N ve 4N5 bakır arasındaki pratik fark nedir?

Toplam safsızlık tavanında kabaca iki kat var: 100 ppm'e karşı 50 ppm. 6 µm'den ince folyolar için, bu fark genellikle gelen partinin geçip geçmeyeceğine karar verir, çünkü aynı mutlak demir seviyesi, kalınlık düştükçe folyonun enine kesitinde daha büyük bir pay üretir.

Anot akım toplayıcı için hangi metal kullanılır?

Hemen hemen her lityum iyon tasarımında bakır, tırnaklar için nikel kaplı bakır ve korozyon direncinin iletkenliğe ağır bastığı titanyum ağ veya levha. Grafit aktif malzeme üstte bulunur; alttaki metalin kaplama, kurutma, perdahlama ve sarma yoluyla hala direncini ve yüzey kalitesini koruması gerekiyor.

Teslim edilen partide saflık nasıl doğrulanır?

İz metaller için ICP-MS veya ICP-OES'e dayanan parti başına analiz sertifikası ve oksijen, nitrojen, hidrojen, karbon ve kükürt için yanma analizi ve ayrıca tutulan numuneler üzerinde bağımsız bir kontrol aracılığıyla. Özel bir saflık testi hizmeti sunan tedarikçiler, bu doğrulama adımını önemli ölçüde kısaltır.

Ningbo Chuangrun New Materials, 2012'den bu yana ultra yüksek saflıkta metalleri saflaştırıyor, eritiyor, döküyor ve işliyor; yaklaşık 40 metalurji profesyonelinden oluşan bir ekip ve 60'tan fazla kayıtlı teknoloji patentinden oluşan bir ekiple beş üretim üssünde faaliyet gösteriyor. Ürün yelpazesi, ISO9001 ve IATF16949 kalite sistemleri ve özel bir saflık test hizmeti ile desteklenen kristal, külçe, toz, sünger, plaka, çubuk, tüp ve hedef formlarındaki titanyum, nikel, bakır, niyobyum, kobalt, tantal, molibden ve alaşımları kapsamaktadır.

Anot tarafındaki metalleri belirliyorsanız ve element element safsızlık profilinin sevkiyattan sonra değil de sevkiyattan önce onaylanmasını istiyorsanız, spesifikasyonu ekibe gönderin ve kendi limitlerinize göre parti düzeyinde bir analiz isteyin.