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Les batteries rechargeables au lithium-ion ne sont jamais très loin de nous : dans nos produits du quotidien tels que les smartphones et les tablettes, et dans les moyens de transports tels que les voitures et les vélos électriques. L'anode et la cathode, et les matériaux qui les composent, déterminent en grande partie la capacité de ces batteries.
Le carbone sous forme de graphite est depuis toujours le matériau d'anode le plus utilisé pour les batteries lithium-ion. Le matériau de silicium, qui peut accueillir plus d'ions lithium que le carbone, se répand également sur ce marché. Cependant, les anodes en silicium se gonflent et se rétractent plus fortement que celles en graphite lors de la charge ou de la décharge, ce qui rend le matériau mécaniquement plus vulnérable que le graphite. Pour combiner les bonnes propriétés des deux matériaux, les composites silicium-carbone en tant que matériau d'anode présentent un grand intérêt et sont en cours de développement.
Les régulateurs de débit massique Bronkhorst sont essentiels à la fabrication d'anodes composites silicium-carbone chez le principal fabricant chinois d'anodes, Foshan. Découvrez pourquoi.
Exigences de l’application
Le processus de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) utilisé pour la fabrication d'anodes composites silicium-carbone nécessite un contrôle optimal de l'approvisionnement en précurseurs. Une régulation précise du débit du précurseur silane (SiH4) est notamment nécessaire, avec une précision de 1% de la pleine échelle. De plus, cette précision doit être maintenue dans le temps, la répétabilité est donc également importante. Une attention particulière est requise en raison de la nature hautement réactive du silane.
Caractéristiques importantes
Caractéristiques importantes
Meilleur contrôle du procédé CVD, donc procédé plus fiable
Haute précision et répétabilité, notamment du débit de silane précurseur de silicium
Flexibilité grâce à la facilité de mise à l'échelle
Solution adoptée
Dans le procédé CVD pour la fabrication d'anodes composites silicium-carbone, des composés gazeux comme le silane (SiH4), l'azote (N2) et l'acétylène (C2H2) sont introduits dans le réacteur chauffé où ils réagissent en composés solides de silicium et de carbone qui se déposent en tant que matériau composite dans un substrat de carbone poreux. Des régulateurs de débit massique EL-FLOW de Bronkhorst sont utilisés pour cette alimentation en précurseurs, qui sont calibrés pour s'adapter au type de précurseur et à la gamme de débit.
Essentiellement, la précision est une condition préalable pour garder le processus CVD sous contrôle. Le principe thermique de la série EL-FLOW permet une alimentation précise des précurseurs, en particulier pour le silane en tant que précurseur principal. Il existe une relation directe entre les propriétés thermiques du précurseur et sa masse. Cela présente l'avantage de réguler un débit massique qui n'est pas affecté par les conditions fluctuantes du procédé, telles que les variations de température ou de pression.
Bronkhorst a acquis une grande expérience dans l'utilisation du silane comme précurseur, par exemple sur le marché des cellules photovoltaïques. Comme il est très réactif et facilement inflammable, le régulateur de débit massique EL-FLOW permet de manipuler ce composé dangereux en toute sécurité. Par exemple, si la source de silane hautement réactif est polluée par de petites quantités d'eau et d'air, de minuscules particules de silice (SiO2) peuvent se former dans le flux de silane. Des moyens tels que des filtres sont disponibles pour empêcher le colmatage de l'intérieur des régulateurs de débit massique. De plus, les fuites d'air (O2) de l'extérieur dans le flux de silane sont évitées grâce à la très bonne étanchéité des instruments Bronkhorst.
La précision étant essentielle dans cette application, le principe thermique utilisé par l'appareil EL-FLOW de Bronkhorst pour l'alimentation en masse des précurseurs est meilleur que la régulation de débit par pression différentielle, où la précision est affectée par la dérive du point zéro, en particulier lorsque des particules de poudre sont générées à l'intérieur du capteur.
Si vous avez besoin de régulateurs de débit massique plus robustes pour cette application, des appareils MASS-STREAM sont disponibles, fonctionnant avec un principe de régulation de débit thermique similaire, et également avec une précision de 1% de la pleine échelle.
"Bronkhorst est notre fournisseur privilégié pour la régulation des débits massiques de gaz. Sa haute précision, ses délais de livraison courts, ses performances stables et fiables (soutenues par une garantie de 3 ans) et ses services techniques efficaces en font un excellent choix pour nous. Nous prévoyons une collaboration encore plus étroite avec Bronkhorst au fur et à mesure que l'industrialisation se développe."
- Foshan SAPFIT Technology Co. Ltd
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