Quali sono i vantaggi della ceramica di zirconio nei componenti delle batterie?

---

Con il rapido sviluppo delle nuove tecnologie energetiche, la domanda di batterie ad alte prestazioni, come le batterie al litio e le batterie allo stato solido, aumenta di giorno in giorno. Le prestazioni, la sicurezza e la durata di una batteria dipendono in larga misura dalla scelta dei materiali dei suoi componenti chiave. Ceramica di zirconio (ZrO ₂) giocano un ruolo importante nei componenti delle batterie grazie alle loro eccellenti proprietà fisiche e chimiche. questo

Caratteristiche di base della ceramica di zirconio
La ceramica zirconia è una ceramica strutturale ad alte prestazioni con le seguenti caratteristiche principali:
-Elevata resistenza meccanica: elevata durezza, buona resistenza all'usura e capacità di sopportare grandi sollecitazioni meccaniche.
-Eccellente stabilità chimica: resistente alla corrosione di acidi e alcali, non reagisce facilmente con l'elettrolita.
-Punto di fusione elevato (circa 2700 °C): adatto per applicazioni in ambienti ad alta temperatura.
-Bassa conduttività termica: isolando efficacemente e riducendo il rischio di fuga termica della batteria.
-Conduttività ionica (dopo il drogaggio): possono essere utilizzati per gli elettroliti allo stato solido per migliorare le prestazioni delle batterie.
Queste caratteristiche lo rendono un materiale ideale per i componenti chiave delle batterie.

Applicazione e vantaggi della ceramica di zirconio nei componenti delle batterie
Elettrolita solido (migliora la sicurezza e la densità energetica)
Problema: gli elettroliti liquidi tradizionali sono soggetti a perdite e infiammabilità, con conseguenti rischi per la sicurezza; le batterie allo stato solido richiedono materiali elettrolitici con elevata conducibilità ionica.
Soluzione:
-L'ossido di zirconio drogato (come l'ossido di zirconio stabilizzato con ittrio YSZ) può fungere da elettrolita solido, fornendo canali stabili per il trasporto degli ioni.
-Vantaggi:
-Elevata stabilità chimica, non reagisce con i materiali degli elettrodi.
-Resistente alle alte temperature e riduce il rischio di fuga termica.
-Migliorare la densità energetica delle batterie e prolungarne la durata.

Separatore della batteria (maggiore sicurezza)
Problema: le membrane polimeriche tradizionali sono soggette a ritiro e fusione ad alte temperature, con conseguenti cortocircuiti.
Soluzione:
-Le membrane rivestite in ceramica zirconica o tutte le membrane in ceramica possono migliorare significativamente la resistenza alle alte temperature.
-Vantaggi:
-Resistenza alle alte temperature (>1000°C) per evitare il runaway termico.
-Elevata resistenza meccanica per evitare la perforazione dei dendriti di litio.
-L'eccellente bagnabilità dell'elettrolita aumenta l'efficienza del trasporto ionico.

Rivestimento del materiale dell'elettrodo (migliora la stabilità)
Problema: i materiali degli elettrodi (come i catodi ad alto tenore di nichel) sono soggetti a degrado strutturale durante i cicli, con conseguente decadimento della capacità.
Soluzione:
-La zirconia può essere utilizzata come rivestimento della superficie dell'elettrodo per ridurre le reazioni collaterali.
-Vantaggi:
-Inibiscono la decomposizione dell'elettrolita e riducono le reazioni collaterali dell'interfaccia.
-Migliorare la stabilità della struttura dell'elettrodo e prolungare la durata della batteria.

Involucro della batteria e connettori (resistenti alla corrosione, ad alta resistenza)
Problema: l'involucro metallico è soggetto a corrosione, mentre quello in plastica manca di resistenza.
Soluzione:
-La ceramica zirconia può essere utilizzata per gli involucri delle batterie o per i componenti di collegamento critici.
-Vantaggi:
-Resistenza alla corrosione elettrolitica e stabilità a lungo termine.
-Elevata durezza, resistenza agli urti e protezione della struttura interna.
-Buone prestazioni di isolamento per prevenire i cortocircuiti.

Come la ceramica zirconia risolve i problemi del settore
Gli elettroliti liquidi sono infiammabili ed esplosivi: gli elettroliti solidi li sostituiscono per migliorare la sicurezza
Scarsa stabilità del diaframma alle alte temperature: Il diaframma in ceramica è resistente alle alte temperature e previene il runaway termico.
Rapida degradazione dei materiali degli elettrodi: protezione del rivestimento superficiale, durata di vita prolungata
Le parti in metallo sono soggette a corrosione: i gusci in ceramica sono resistenti alla corrosione chimica.
Rischio di penetrazione della dendrite di litio: Il diaframma in ceramica ad alta durezza blocca la penetrazione della dendrite

La ceramica zirconia presenta vantaggi significativi nei componenti chiave delle batterie, come elettroliti solidi, separatori, rivestimenti degli elettrodi e involucri, grazie alla sua elevata resistenza meccanica, stabilità chimica, resistenza alle alte temperature e conducibilità ionica controllabile. Non solo risolve i problemi di sicurezza e durata delle batterie tradizionali, ma fornisce anche un supporto materiale fondamentale per lo sviluppo di batterie di prossima generazione ad alta densità energetica, come le batterie allo stato solido.

Ceramica Brudeze fornisce e vende un'ampia gamma di vetri di quarzo di alta qualità, tra cui ceramica di allumina, ceramica di zirconia, ceramica di nitruro di silicio, ceramica di nitruro di alluminio, ceramica di carburo di silicio, ceramica di carburo di boro, bioceramica, ceramica lavorabile, ecc. Siamo in grado di soddisfare le esigenze di personalizzazione di vari prodotti ceramici.