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Wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterien sind immer in unserer Nähe: in Geräten wie Smartphones und Tablets und in Fahrzeugen wie Elektroautos und Elektrofahrrädern. Die Anode und die Kathode, und damit die Materialien, aus denen sie bestehen, bestimmen weitgehend die Kapazität dieser Batterien.
Kohlenstoff in Form von Graphit ist seit jeher das Arbeitspferd unter den Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien. Doch Silizium, das mehr Lithium-Ionen aufnehmen kann als Kohlenstoff, klopft an die Tür. Dies hat den Nachteil, dass Siliziumanoden beim Laden oder Entladen stärker quellen und schrumpfen als Graphit, was das Material mechanisch anfälliger macht als Graphit. Um die guten Eigenschaften beider Materialien zu kombinieren, sind Silizium/Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe als Anodenmaterial von großem Interesse und werden derzeit entwickelt.
Bronkhorst-Geräte sind bei der Herstellung von Silizium/Kohlenstoff-Verbundanoden beim führenden chinesischen Anodenhersteller Foshan unverzichtbar. Lesen Sie warum.
Anwendungsanforderungen
Das Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) zur Herstellung von Silizium/Kohlenstoff-Verbundanoden erfordert eine optimale Steuerung der Zufuhr der Ausgangsstoffe. Insbesondere ist eine genaue Durchflussregelung des Silan-Vorläufers erforderlich, in der Regel mit einer Genauigkeit von 1 % des vollen Maßstabs. Außerdem muss diese Genauigkeit über einen längeren Zeitraum beibehalten werden, so dass auch die Wiederholbarkeit wichtig ist. Besonderes Augenmerk ist auf die hohe Reaktivität von Silan zu richten.
Wichtige Aspekte
Wichtige Aspekte
Bessere Kontrolle des CVD-Prozesses, daher ein zuverlässigerer Prozess
Hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit insbesondere der Silizium-Precursor-Silan-Durchflussrate
Flexibilität durch einfache Skalierbarkeit
Prozesslösung
Beim CVD-Verfahren zur Herstellung von Silizium/Kohlenstoff-Verbundanoden werden gasförmige Verbindungen wie Silan (SiH4), Stickstoff (N2) und Acetylen (C2H2) dem beheizten Reaktor zugeführt, wo sie zu festen Silizium- und Kohlenstoffverbindungen reagieren, die sich als Verbundmaterial in einem porösen Kohlenstoffsubstrat abscheiden. Für die Zufuhr der Vorprodukte werden thermische EL-FLOW von Bronkhorst verwendet, die auf den Typ des Vorprodukts und den Durchflussbereich kalibriert sind.
Genauigkeit ist eine wesentliche Voraussetzung, um den CVD-Prozess unter Kontrolle zu halten. Das thermische Prinzip der EL-FLOW-Serie ermöglicht eine genaue Zufuhr der Ausgangsstoffe, insbesondere für Silan als Hauptausgangsstoff. Es besteht eine direkte Beziehung zwischen den thermischen Eigenschaften des Vorläufers und seiner Masse. Dies hat den Vorteil, dass ein Massendurchfluss gesteuert wird, der nicht durch schwankende Prozessbedingungen wie Temperatur- oder Druckschwankungen beeinflusst wird.
Bronkhorst hat umfangreiche Erfahrungen mit der Verwendung von Silan als Vorprodukt gesammelt, z. B. auf dem Photovoltaikmarkt (Solarzellen). Da es hochreaktiv und leicht entflammbar ist, ermöglicht der EL-FLOW-Massendurchflussregler einen sicheren Umgang mit dieser gefährlichen Verbindung. Wird beispielsweise die hochreaktive Silanquelle mit geringen Mengen Wasser und Luft verunreinigt, können sich im Silanstrom winzige Siliziumdioxid (SiO2)-Partikel bilden. Es gibt Mittel wie Filter, die verhindern, dass das Innere der Massendurchflussregler verstopft wird. Außerdem wird das Eindringen von Luft (O2) von außen in den Silanstrom durch eine sehr gute Dichtheit der Bronkhorst-Instrumente verhindert.
Da die Genauigkeit bei dieser Anwendung von entscheidender Bedeutung ist, ist das thermische Prinzip des Bronkhorst EL-FLOW-Geräts für die Zufuhr der Precursor-Masse besser als die Differenzdruck-Durchflussregelung, bei der die Genauigkeit durch die Nullpunktdrift beeinträchtigt wird, insbesondere wenn Pulverpartikel im Sensor erzeugt werden.
Wenn Sie für diese Anwendung robustere Massedurchflussregler benötigen, stehen MASS-STREAM-Geräte zur Verfügung, die mit einem ähnlichen thermischen Durchflussregelungsprinzip arbeiten und ebenfalls eine Genauigkeit von 1 % des Skalenendwerts aufweisen.
"Bronkhorst ist unser bevorzugter Lieferant für die Gasmassendurchflussregelung. Die hohe Präzision, die kurzen Lieferzeiten, die stabile und zuverlässige Leistung (unterstützt durch eine 3-Jahres-Garantie) und der effektive technische Service machen Bronkhorst für uns zu einer ausgezeichneten Wahl. Wir erwarten eine noch engere Zusammenarbeit mit Bronkhorst, wenn die Industrialisierung weiter voranschreitet."
- Foshan SAPFIT Technology Co. Ltd -
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