Инновационная вакуумная технология
по созданию базовых элементов накопителей электрической энергии на основе наноматериалов

Срок жизни

Увеличение количества циклов заряд-разряд аккумулятора в десятки раз

Простота масштаба

Простота масштабирования (от лаборатории — до производства)
Готовность к промышленному производству

Удельная ёмкость

Увеличение плотности накопленной энергии выше существующих технологий —
до 400 Вт∙час/кг

Высокий зарядный ток

Увеличение надежности накопителя при высоких токах заряда

Время зарядки

Увеличение скорости заряда накопителя

Низкая себестоимость

При использовании технологии
высоковакуумного напыления для создания фольги с углеродным покрытием
доход составит 90 $ / кг

Преимущества
вакуумной
технологии

Инновационный подход к производству электрохимических накопителей – изготовление токового коллектора, активного электрода и сепаратора в вакууме с использованием метода магнетронного напыления
Надежность и энергетические характеристики электрического накопителя определяются:
I

Прочностью соединения электрода с токовым коллектором

Только в вакууме можно создать токовый коллектор с низким контактным сопротивлением и высокой степенью сродства с активным электродом накопителя.

Увеличение количества циклов заряд-разряд аккумулятора в десятки раз

I

Величиной емкости электрода

Выращивание электрода в вакууме позволяет увеличить поверхность электрода, не изменяя его объема.

Увеличение плотности накопленной энергии выше существующих технологий - до 400 Вт∙час/кг

I

Термостойкостью сепаратора

Напыление диэлектрического сепаратора в вакууме уменьшает размер электрического накопителя.

Увеличивает надежность накопителя при перегрузке аккумулятора

Типичная схема электрического накопителя – суперконденсатора или аккумулятора

Что мы
предлагаем

Мы предлагаем заменить существующие
технологии изготовления токового коллектора,
на нашу технологию высоковакуумного напыления.

Любой накопитель электрической энергии имеет металлические токоотводы.
Это алюминиевая и медная фольга. Толщина фольги – токового коллектора — определяется максимальным током накопителя.
Основной недостаток металлической фольги, используемой в электрическом накопителе – оксидная пленка на её поверхности.
Оксидная пленка защищает металл от коррозии, но создает непреодолимые препятствия для работы накопителя, так как:

E
увеличивает внутреннее сопротивление накопителя
E
приводит к образованию нежелательных газов в накопителе при пробое оксидной пленки
E
снижает адгезию активного электрода к металлу токового коллектора
E
пробой оксидной пленки стимулируют лавинообразное отслоение активного электрода от токового коллектора

До настоящего времени ни один из производителей аккумуляторов или суперконденсаторов не смог изготовить токовый коллектор без указанных выше недостатков.

Мы предлагаем заменить существующие технологии изготовления токового коллектора, на технологию высоковакуумного напыления.

Только в вакууме можно изготовить токовый коллектор без оксидного слоя, заменив его на химически стойкое и прочное углеродное покрытие с низким переходным сопротивлением.

Изготовление токового коллектора

Существующая технология
Стандартная промышленная технология изготовления токового коллектора заключается в нанесении на химически очищенную фольгу углеродной массы, состоящей из самой мелкой фракции углерода – сажи.
Формирование активной углеродной массы осуществляется смешиванием углеродных компонентов электрода с полимерным связующим и растворителем. Затем фольга с сажей прокатывается между валами и высушивается.
Недостатки

Не защищенная поверхность

Химическая обработка фольги позволяет удалить с её поверхности прокатные смазочные материалы, но оставляет оксидную пленку, которая затрудняет адгезию активной массы электрода к металлу фольги

Разрушение активного электрода

Традиционная подготовка металлического электрода – токового коллектора — часто приводит к отслоению активного электрода от фольги и выходу из строя аккумулятора или суперконденсатора
Наша Технология
Технологии нанесения функциональных покрытий в вакууме подвластно создавать покрытия практически с любым химическим составом. В отличие от смешивания химических элементов, даже в защищённой атмосфере, процесс вакуумного создания покрытий позволяет получать химически чистые и сложные смеси, так необходимые для активных электродов аккумулятора или суперконденсатора.
Вакуумная установка магнетронного напыления на рулонные материалы
Расположение магнетронов в установке напыления барабанного типа

Высокая скорость нанесения покрытий. Возможность синтеза наноструктур при относительно низких температурах 200-300C°.
Возможность напыления углеродных нанотрубок  материалами, обеспечивающими химическое накопление электрической энергии.

Преимущества

Защищенная поверхность

Вакуумная технология – заменяет оксидный слой и поверхностные загрязнения фольги на токопроводящую и химически стойкую защиту из плотного углеродного покрытия

Уменьшает сопротивление

Удаление оксидной пленки и замена ее на плотное углеродное покрытие  толщиной 80 нм улучшает адгезию активного электрода к коллектору тока, а также  чрезвычайно уменьшает переходное сопротивление между токовым коллектором и активным электродом

Проверка химической стойкости нашего токового коллектора с углеродным покрытием, изготовленного методом магнетронного напыления

~

Защищенная поверхность

Если поверхность алюминия защитить плотным слоем углерода, то разрушение алюминиевой фольги резко замедляется. Алюминий защищенный углеродом разрушается только через несколько часов.
s

Не защищенная поверхность

Оксидная пленка на алюминии легко разрушается 30% раствором едкого калия (КОН). Время разрушения алюминия – секунды. Алюминий без оксидной плёнки легко разлагается водой с выделением водорода.

Проверка адгезионных свойств нашего токового коллектора

s

Без покрытия

Адгезия эпоксидной смолы к алюминиевым сплавам — нулевая. Оксидная пленка и развитие коррозии под клеевым слоем – не позволяет склеить алюминиевые листы между собой.
~

С покрытием

Плотное углеродное покрытие на металлической поверхности позволяет получить надежное и прочное соединение любых материалов, в том числе и активной углеродной массы к токовому коллектору аккумулятора.
Где применяется?

Электромобили

Батарея электрического автомобиля

Вт∙ч/кг

Наша технология

Tesla Motors

Nissan-Renault

Mitsubishi Motors

Накопители энергии

Задача

Производство и потребление электроэнергии путем ее накопления в больших масштабах.

Наша технология

Повышение надежности энергоснабжения. Использование разницы в дневных и ночных тарифах.

Мобильные устройства

Задача

Иметь минимально возможную массу аккумулятора.

Решение

Быстро и легко перезаряжаться. Выполнять много циклов заряд/разряд в течение жизни аккумулятора.

Наша технология

5 000 циклов заряд/разряд. Сохраняется максимальное количество энергии, с минимальной потерей ёмкости.
Рынок накопителей

При использовании технологии
высоко-вакуумного напыления
для создания фольги с углеродным покрытием
доход составит 90 $.

Распределение дохода и затрат от продажи 1кг фольги с углеродным покрытием

Стоимость фольги $

Себестоимость углеродного покрытия $

Доход $

Рыночная стоимость фольги и токового коллектора

Инвестиции компаний в производство литий-ионных батарей

  • Общий объем инвестиций Samsung SDI в развитие бизнеса аккумуляторов может составить $7,8 млрд.
  • Альянс Tesla Motors с Panasonic в реализацию проекта GigaFactory вложили $5 млрд.
  • Компания BYD (Китай, Бразилия, США) от $2 млрд. до  $4 млрд.
  • Остальные участники рынка до $500 млн.
  • Альянс Tesla Motors с Panasonic 39%
  • BYD (Китай, Бразилия, США) 20%
  • Boston Power (Китай) 9%
  • Samsung SDI 6%
  • Другие 26%

%

Ежегодный средний прирост рынка накопителей

Общий рынок накопителей энергии млрд. $

Инвестору

Минимизируем риски
и максимально быстро
возвращаем  вложенные средства.

Цель проекта – изготовление промышленной пилотной
вакуумной установки магнетронного напыления на рулонные материалы

Данное оборудование позволит создать
~

Защитное углеродное покрытие

Изготовление токового коллектора — нанесение плотного слоя углерода на металлическую фольгу
W

Сепаратор

Нанесение высокотемпературного диэлектрического покрытия на высокопористый электрод – изготовление сепаратора

Активный углеродный слой

Напыление высокопористого углеродного электрода на токовый коллектор
Преимущества метода высоко-вакуумного магнетронного напыления.
Возможность напыления углеродных нанопокрытий с материалами, обеспечивающими химическое накопления электрической энергии
Возможность синтеза наноматериалов при относительно низких температурах (200-300) С°, по сравнению с дуговым методом (более 500) С° и PECVD (500-600) С°
T

Высокая скорость нанесения покрытий.
Простота масштабирования (от лаборатории — до производства)

Краткий план работ

Шаг 1

  • Конечным результатом проекта будет изготовление промышленного оборудования для нанесения углеродных покрытий  (токовый коллектор, активный электрод) на рулонные материалы (медная, алюминиевая фольга и т.д.).

Длительность проекта около 19 месяцев:

  • Первые 7 месяцев изготавливается экспериментальное, но уже рабочее промышленное оборудование
  • 12 месяцев потребуются на тестирование опытных образцов токового коллектора у потенциальных заказчиков и создание нового, доработанного, оборудования — полностью готового к промышленному производству
  • Далее можно производить промышленное оборудование в любых количествах (2, 10, 100 штук в год). Все зависит от смелости инвестора и наличия средств

Шаг 2

  • На первой промышленной установке отрабатываются технологии напыления:
    • Плотного углеродного покрытия, защищающего металл от химической коррозии – токовый коллектор;
    • Пористого покрытия — активный электрод;
    • Сепаратора

Такой подход позволит на одной установке отработать три, принципиально разных, технологических режима,
то есть в три раза сократить капитальные затраты.

Через год, после первых инвестиций, уже можно предоставлять промышленные объёмы образцов коллектора, активного электрода и сепаратора.

Шаг 3

  • Токовый коллектор – это первый шаг в осуществлении бизнес-плана по изготовление оборудования для производства токового коллектора с плотным покрытием углерода по следующим причинам:
    • Это первое покрытие, на которое дальше наносится пористое покрытие (активный электрод), а уж потом на коллектор с пористым покрытием напыляется сепаратор
    • Вторым шагом может быть напыление на токовый коллектор активного высокопористого электрода
    • И третьим — напыление сепаратора
Большой объём рынка для сбыта нового типа токового коллектора
Такая последовательность минимизирует риски инвестора и максимально быстро начнёт возвращать ему вложенные средства
Другие варианты работ, предложенные инвестором, тоже приемлемы
Свяжитесь с нами.
Получайте лучшее из мира инноваций.
20 летний опыт и усилия, специалисты нашей компании, сосредоточили на разработке, технологий вакуумного напыления и применили его для энергосбережения в разных сферах: обеспечивающих комфорт в жилом помещении, хранении энергии в аккумуляторной промышленности, создании многослойных материалов с новыми свойствами и много другое.

Pin It on Pinterest

Shares
Share This