Litija bateriju pastas īpašību un galveno ietekmējošo faktoru analīze

Litija jonu akumulatoru ražošana ir cieši saistīts ar procesa posmiem. Vispārīgi runājot, litija bateriju ražošana ietver polu detaļu izgatavošanas procesu, akumulatoru montāžas procesu un šķidruma galīgo iesmidzināšanu, iepriekšēju uzlādi, veidošanu un novecošanas procesu. Trīspakāpju procesā katru procesu var sadalīt vairākos galvenajos procesos, un katram solim būs liela ietekme uz akumulatora galīgo veiktspēju.

Polu daļu izgatavošanas procesā to var sadalīt piecos procesos: vircas sagatavošana, vircas pārklājums, stabu velmēšana, stabu griešana un stabu gabalu žāvēšana. Akumulatora montāžas procesā saskaņā ar dažādām akumulatora specifikācijām to var aptuveni sadalīt tinumos, apvalkā, metināšanā un citos procesos. Pēdējā šķidruma iesmidzināšanas posmā tiek iekļauti dažādi procesi, piemēram, šķidruma iesmidzināšana, izplūde, blīvēšana, iepriekšēja iepildīšana, veidošana un novecošana. Polu detaļu ražošanas process ir visas litija bateriju ražošanas pamatsastāvs, kas ir saistīts ar akumulatora elektroķīmiskās veiktspējas kvalitāti, un vircas kvalitāte ir īpaši svarīga.

1. Vircas pamatteorija

Litija jonu akumulatoru elektrodu virca ir sava veida šķidrums. Parasti šķidrumus var iedalīt Ņūtona un ne Ņūtona šķidrumos. Starp tiem šķidrumus, kas nav Ņūtona, var iedalīt uzpūstos plastmasas šķidrumos, no laika atkarīgos šķidrumos, kas nav Ņūtona, pseidoplastiskajos un Bingham plastmasas šķidrumos. Ņūtona šķidrums ir zema viskozitātes šķidrums, kuru pēc sasprindzinājuma ir ārkārtīgi viegli deformēt, un bīdes spriegums ir proporcionāls deformācijas ātrumam. Šķidrums, kura bīdes spriegumam jebkurā brīdī ir lineāra funkciju saistība ar bīdes deformācijas ātrumu. Daudzi šķidrumi dabā ir Ņūtona šķidrumi. Lielākā daļa tīru šķidrumu, piemēram, ūdens un alkohols, vieglās eļļas, mazmolekulāri savienojumu šķīdumi un zema ātruma plūsmas gāzes, ir visi Ņūtona šķidrumi.

Ne Ņūtona šķidrumi attiecas uz šķidrumiem, kas neapmierina Ņūtona eksperimentālos viskozitātes likumus, tas ir, šķidrumus, kuru bīdes spriegums un bīdes deformācijas ātrums nav lineāri. Ne Ņūtona šķidrumi ir plaši sastopami dzīvē, ražošanā un dabā. Lielmolekulāru polimēru koncentrēti šķīdumi un suspensijas parasti ir šķidrumi, kas nav Ņūtona. Lielākā daļa bioloģisko šķidrumu pieder pie pašlaik definētajiem ne Ņūtona šķidrumiem. Cilvēka ķermeņa šķidrumi, piemēram, asinis, limfa, cistas šķidrums un GG, "pusšķidrs GG"; tāpat kā citoplazma, visi ir šķidrumi, kas nav Ņūtona.

Elektrodu virca sastāv no visdažādākajām izejvielām ar dažādu īpatnējo blīvumu un dažādu daļiņu izmēru, un to sajauc un izkliedē cietā-šķidrā fāzē. Iegūtā virca ir šķidrums, kas nav Ņūtona. Litija akumulatoru vircu var iedalīt divos veidos: pozitīvo elektrodu vircu un negatīvo elektrodu vircu. Sakarā ar dažādām vircas sistēmām (eļļainām un uz ūdens bāzes) to īpašības būs ļoti atšķirīgas. Tomēr vircas īpašību vērtēšana ir nekas cits kā šādi parametri:

1. Vircas viskozitāte

Viskozitāte ir šķidruma viskozitātes mērs un šķidruma plūsmas spēka izpausme tās iekšējās berzes parādībai. Kad šķidrums plūst, iekšējās berzes īpašību starp tā molekulām sauc par šķidruma viskozitāti. Viskozitāti izsaka viskozitāte, ko izmanto, lai raksturotu pretestības koeficientu, kas saistīts ar šķidruma īpašībām. Viskozitāte tiek sadalīta dinamiskajā un nosacītajā.

Viskozitāti definē kā paralēlu plākšņu pāri ar A laukumu un dr. Plātnes piepilda ar noteiktu šķidrumu. Tagad augšējai plāksnei tiek pielikts vilces spēks F, lai radītu ātruma maiņu du. Tā kā šķidruma viskozitāte pārnes šo spēku slānī pa slānim, katrs šķidruma slānis arī attiecīgi pārvietojas, veidojot ātruma gradientu du / dr, ko sauc par bīdes ātrumu, ko attēlo r'. F / A sauc par bīdes spriegumu, un to attēlo τ. Attiecība starp bīdes ātrumu un bīdes spriegumu ir šāda:

(F / A)=η (du / dr)

Ņūtona šķidrums atbilst Ņūtona' formulai. Viskozitāte ir saistīta tikai ar temperatūru, un tam nav nekāda sakara ar bīdes ātrumu. τ ir proporcionāls D.

Šķidrumi, kas nav Ņūtona, neatbilst Ņūtona formulai τ / D=f (D), un ηa apzīmē viskozitāti zem noteikta (τ / D), ko sauc par šķietamo viskozitāti. Papildus temperatūrai ne Ņūtona šķidrumu viskozitāte ir saistīta arī ar bīdes ātrumu, laiku un bīdes retināšanas vai bīdes sabiezēšanas izmaiņām.

2. Vircas īpašības

Virca ir šķidrums, kas nav Ņūtona šėidrums, cietais šėidrs šķidrums. Lai izpildītu nākamā pārklājuma procesa prasības, vircai jābūt šādām trim īpašībām:

① Laba likviditāte. Plūstamību var novērot, maisot vircu, lai tā dabiski plūst uz leju. Laba nepārtrauktība, nepārtraukta periodiska, parāda labu likviditāti. Plūstamība ir saistīta ar vircas cieto saturu un viskozitāti,

②Līmenis. Vircas izlīdzināšana ietekmē pārklājuma līdzenumu un viendabīgumu.

③ Reoloģija. Reoloģija attiecas uz vircas deformācijas raksturlielumiem plūsmā, un tās kvalitāte ietekmē stabu daļas kvalitāti.

3. Vircas dispersijas pamats

Ražojot elektrodus litija jonu akumulatoriem, pozitīvo elektrodu vircu veido saistviela, vadošs aģents un pozitīvu elektrodu materiāli; negatīvo elektrodu virca sastāv no saistvielām, grafīta oglekļa pulvera utt. Pozitīvas un negatīvas vircas sagatavošana ietver virkni tehnoloģisku procesu, piemēram, šķidru un šķidru, šķidru un cietu materiālu savstarpēju sajaukšanu, šķīdināšanu un dispersiju, kā arī šo procesu. pavada temperatūras, viskozitātes un vides izmaiņas. Litija jonu akumulatoru vircas sajaukšanas un dispersijas procesu var sadalīt makro-sajaukšanas un mikrodispersijas procesā. Šos divus procesus vienmēr pavadīs viss litija jonu akumulatora vircas sagatavošanas process. Vircas sagatavošana parasti notiek šādos posmos:

① Sajauc sauso pulveri. Daļiņas saskaras viena ar otru punktu, punktu un punktu veidā,

② Pussauss dubļu mīcīšanas posms. Šajā posmā pēc sausā pulvera vienmērīgas sajaukšanas pievieno saistvielu šķidrumu vai šķīdinātāju, un izejviela ir samitrināta un dubļaina. Pēc spēcīgas maisītāja maisīšanas materiāls tiek nobīdīts un berzēts ar mehānisku spēku, un starp daļiņām būs iekšēja berze. Dažādu spēku ietekmē izejvielu daļiņas mēdz būt ļoti izkliedētas. Šim posmam ir izšķiroša ietekme uz gatavās vircas daļiņu izmēru un viskozitāti.

Atšķaidīšanas un dispersijas pakāpe. Pēc mīcīšanas pabeigšanas lēnām pievieno šķīdinātāju, lai pielāgotu vircas viskozitāti un cieto saturu. Šajā posmā izkliedēšanās un atkalapvienošanās pastāv līdzās un beidzot sasniedz stabilitāti. Šajā posmā materiālu izkliedi galvenokārt ietekmē mehāniskais spēks, berzes pretestība starp pulveri un šķidrumu, ātrgaitas dispersijas bīdes spēks un vircas un tvertnes sienas mijiedarbības spēks.

2. Paraugu analīze, kas ietekmē vircas īpašības

Vircai pēc sajaukšanas ir jābūt labai stabilitātei, kas ir svarīgs rādītājs, lai nodrošinātu akumulatora konsistenci akumulatora ražošanas procesā. Kad vircas sajaukšanās beidzas un maisīšana apstājas, virca nosēžas, flokulējas un saplūst, kā rezultātā veidojas lielas daļiņas, kurām būs lielāka ietekme uz turpmāko pārklāšanu un citiem procesiem. Galvenie parametri, kas raksturo vircas stabilitāti, ir plūstamība, viskozitāte, cietais saturs, blīvums un tā tālāk.

1. Vircas viskozitāte

Elektrodu vircai jābūt stabilai un piemērotai viskozitātei, kas būtiski ietekmē elektrodu gabalu pārklāšanas procesu. Ja viskozitāte ir pārāk augsta vai pārāk zema, tas neveicina stabu daļas pārklājumu. Augstas viskozitātes vircu nav viegli nogulsnēt, un disperģējamība būs labāka, taču pārāk augsta viskozitāte neveicina izlīdzinošo efektu un pārklājumu; viskozitāte ir pārāk zema Tas arī nav labi. Kaut arī vircai ir laba plūstamība, kad viskozitāte ir zema, to ir grūti nožūt, kas samazina pārklājuma žāvēšanas efektivitāti, un radīsies tādas problēmas kā pārklājuma plaisāšana, vircas daļiņu aglomerācija un slikta virsmas blīvuma konsistence.

Problēma, kas bieži rodas mūsu ražošanas procesā, ir tā, ka mainās viskozitāte, un&mainās; šeit var iedalīt momentānās un statiskās izmaiņas. Momentālas izmaiņas attiecas uz krasām izmaiņām viskozitātes pārbaudes procesa vidū, un statiskās izmaiņas attiecas uz vircas viskozitātes izmaiņām pēc noteikta laika. Viskozitātes izmaiņas ir augstas vai zemas, vai dažreiz lielas un dažreiz zemas. Parasti faktori, kas ietekmē vircas viskozitāti, galvenokārt ir vircas maisīšanas ātrums, laika kontrole, sērijveida secība, vides temperatūra un mitrums utt. Ir daudz faktoru, kā mums to analizēt un atrisināt, sastopoties ar viskozitāti izmaiņas? Vircas viskozitāti būtībā ietekmē saistviela. Pieņemsim, ka, ja nav adhezīvu PVDF / CMC / SBR (kā parādīts 2. un 3. attēlā) vai līmi labi nesavieno aktīvos materiālus, vai cietie aktīvie materiāli un vadošais līdzeklis veidos ne-Ņūtona šķidrumu ar vienmērīgu pārklājums? ? nebūs! Tāpēc, lai analizētu un atrisinātu vircas viskozitātes izmaiņu cēloņus, jāsāk no saistvielas rakstura un vircas izkliedes pakāpes.

2. attēls. PVDF molekulārā izvietojuma struktūra

3. attēls. CMC molekulārā struktūra

(1) Palielināta viskozitāte

Dažādām vircas sistēmām ir dažādas viskozitātes izmaiņas. Pašreizējā vircas vircas sistēma ir pozitīvo elektrodu virca PVDF / NMP eļļainā sistēma, un negatīvo elektrodu virca ir grafīta / CMC / SBR ūdens sistēma.

① Pozitīvo elektrodu vircas viskozitāte palielinās pēc tam, kad to atstāj uz noteiktu laiku. Viens no iemesliem (īslaicīga uzglabāšana) ir tas, ka vircas maisīšanas ātrums ir pārāk liels un saistviela nav pilnībā izšķīdusi. Pēc noteikta laika PVDF pulveris ir pilnībā izšķīdis un viskozitāte palielinās. Vispārīgi runājot, PVDF pilnīgai izšķīdināšanai nepieciešamas vismaz 3 stundas neatkarīgi no tā, cik ātri maisīšanas ātrums nevar mainīt šo ietekmējošo faktoru, tā sauktais" sasteigts nav ātrs" ;. Otrais iemesls (ilgstoša uzglabāšana) ir tāds, ka koloids mainās no sol stāvokļa uz gēla stāvokli, kad virca stāv uz vietas. Ja to homogenizē lēnā ātrumā, tā viskozitāti var atjaunot. Trešais iemesls ir tāds, ka starp koloīdu, dzīvo vielu un vadoša aģenta daļiņām tiek izveidota īpaša struktūra. Šis stāvoklis ir neatgriezenisks, un to nevar atjaunot pēc vircas viskozitātes palielināšanās.

② Negatīvā elektroda vircas viskozitāte palielinās. Negatīvās elektrodu vircas viskozitātes palielināšanos galvenokārt izraisa saistvielas molekulārās struktūras iznīcināšana. Pēc molekulārās ķēdes pārrāvuma un oksidēšanās vircas viskozitāte palielinās. Ja materiāls ir pārāk izkliedēts, daļiņu izmērs ievērojami samazināsies, kas arī palielinās vircas viskozitāti.

(2) Samazināta viskozitāte

① Pozitīvo elektrodu vircas viskozitāte samazinās. Viens no iemesliem ir tas, ka ir mainījušās līmējošā koloīda īpašības. Izmaiņām ir daudz iemeslu, piemēram, spēcīgs bīdes spēks vircas pārnešanas procesā, kvalitatīvas izmaiņas mitruma absorbcijas dēļ saistvielā, strukturālas izmaiņas maisīšanas procesā un pašas noārdīšanās. Otrs iemesls ir tas, ka nevienmērīgā sajaukšanās un dispersija izraisa vircā esošās cietās vielas nogulsnēšanos lielā platībā. Trešais iemesls ir tāds, ka maisīšanas laikā līmi tiek pakļauti spēcīgiem bīdes un berzes spēkiem no iekārtām un dzīvajiem materiāliem, un tās īpašības mainās augstas temperatūras apstākļos, kā rezultātā samazinās viskozitāte.

Decreases Negatīvā elektroda vircas viskozitāte samazinās. Viens no iemesliem ir tas, ka CMC satur piemaisījumus. Lielākā daļa CMC piemaisījumu ir slikti šķīstoši polimēru sveķi. Kad CMC sajaucas ar kalciju, magniju utt., Tā viskozitāte tiks samazināta. Otrais iemesls ir tāds, ka CMC ir nātrija hidroksimetilceluloze, kas galvenokārt ir C / O kombinācija. Savienojums ir ļoti vājš un viegli sabojājams ar bīdes spēku. Ja maisīšanas ātrums ir pārāk ātrs vai laiks ir pārāk garš, CMC struktūra var tikt iznīcināta. CMC spēlē lomu negatīvo elektrodu vircas sabiezēšanā un stabilizēšanā, un tajā pašā laikā tai ir svarīga loma izejvielu izkliedēšanā. Kad tā struktūra ir bojāta, tas neizbēgami izraisīs vircas nosēšanos un samazinās tās viskozitāti. Trešais iemesls ir SBR līmes iznīcināšana. Faktiskajā ražošanā CMC un SBR parasti tiek izvēlēti darbam kopā, un abu lomas ir atšķirīgas. SBR galvenokārt darbojas kā saistviela, taču ilgstoši maisot, tā ir pakļauta demulsifikācijai, kā rezultātā neizdodas saliedēt un samazināt vircas viskozitāti.

(3) Īpaši apstākļi (želejas forma ir augsta un dažreiz zema)

Gatavojot pozitīvo elektrodu vircu, dažreiz virca kļūst par&"; jelly GG". Šai situācijai ir divi galvenie iemesli: pirmkārt, mitrums. Apsveriet, ka dzīvā materiāla mitruma absorbcija, slikta mitruma kontrole sajaukšanas procesā un augsts izejmateriāla mitrums pēc tam, kad izejviela absorbē mitrumu vai sajaukšanas vide izraisīs PVDF mitruma absorbciju un kļūs par želeju. Otrkārt, vircas vai materiāla pH vērtība. Jo augstāka pH vērtība, jo stingrāka ir mitruma kontrole, jo īpaši maisīšana ar augstiem niķeļa materiāliem, piemēram, NCA un NCM811.

Vircas viskozitāte svārstās augsta un zema. Viens no iemesliem var būt tas, ka testa laikā virca nav pilnībā nostabilizējusies, un vircas viskozitāti ļoti ietekmē temperatūra. Īpaši pēc izkliedēšanas lielā ātrumā vircas iekšējai temperatūrai ir noteikts temperatūras gradients, un paraugu atšķirīgā viskozitāte nav vienāda. Otrs iemesls ir tas, ka vircas dispersija ir vāja, aktīvais materiāls, saistviela un vadošais līdzeklis nav labi izkliedēti, vircai nav laba plūstamība un dabiskās vircas viskozitāte svārstās augstu un zemu.

2. vircas lielums

Pēc sajaukšanas ir jāmēra daļiņu izmērs. Daļiņu lieluma mērīšanas metodē parasti tiek izmantota skrāpja metode. Daļiņu izmērs ir svarīgs parametrs, lai raksturotu vircas kvalitāti. Daļiņu izmēram ir svarīga ietekme uz pārklāšanas procesu, velmēšanas procesu un akumulatora darbību. Teorētiski, jo mazāks ir vircas daļiņu izmērs, jo labāk. Ja daļiņu izmērs ir pārāk liels, tiks ietekmēta vircas stabilitāte, kā rezultātā vircas sedimentācija un slikta konsistence. Ekstrūzijas pārklājuma procesā pēc stabu daļas žāvēšanas būs materiāla bloķēšana, bedrītes, kas izraisa stabu daļas kvalitāti. Turpmākajā velmēšanas procesā nevienmērīgais spēks uz slikto pārklājumu var viegli sagraut stabu daļu un lokālas mikroplaisas, kas nodara lielu kaitējumu akumulatora darbības ciklam, ātruma un drošības rādītājiem.

Galvenajiem materiāliem, piemēram, pozitīvajiem un negatīvajiem aktīvajiem materiāliem, līmvielām, vadošajiem līdzekļiem utt., Ir atšķirīgs daļiņu izmērs un blīvums, un maisīšanas procesā notiks dažādas saskares metodes, piemēram, sajaukšana, saspiešana, berze un aglomerācija. Izejvielu pakāpeniskas sajaukšanas, šķīdinātāju samitrināšanas, lielu materiālu gabalu sadalīšanās un pakāpeniskas stabilizēšanās stadijās būs nevienmērīga materiālu sajaukšanās, slikta līmes izšķīšana, smaga smalku daļiņu aglomerācija un adhezīvu īpašību rašanās. Izmaiņas utt. Novedīs pie lielu daļiņu veidošanās.

Kad mēs saprotam daļiņu cēloni, mums jānosaka pareizās zāles šo problēmu risināšanai. Kas attiecas uz materiālu sausā pulvera sajaukšanu, es personīgi uzskatu, ka maisītāja ātrumam ir maza ietekme uz sausā pulvera sajaukšanas pakāpi, bet abiem ir nepieciešams pietiekami daudz laika, lai nodrošinātu sausā pulvera sajaukšanos. Tagad daži ražotāji izvēlas pulverveida līmes, bet citi - šķidrumā izšķīdinātas līmes. Divas dažādas līmes nosaka procesa atšķirību. Pulverveida adhezīvu izšķīšana prasa ilgāku laiku, pretējā gadījumā vēlāk parādīsies pietūkums, atsitiens, viskozitātes izmaiņas utt. Aglomerācija starp smalkām daļiņām ir neizbēgama, taču mums jānodrošina, lai starp materiāliem būtu pietiekami daudz berzes, lai veicinātu aglomerēto daļiņu ekstrūziju un sasmalcināšanu, kas veicina sajaukšanos. Tas prasa, lai mēs dažādos posmos kontrolētu vircas cieto saturu. Pārāk mazs cietvielu saturs ietekmēs berzi un izkliedi starp daļiņām.

3. Vircas cietais saturs

Cietais vircas saturs ir cieši saistīts ar vircas stabilitāti. Izmantojot to pašu procesu un formulu, jo lielāks ir vircas cietais saturs, jo lielāka ir viskozitāte, un otrādi. Noteiktā diapazonā, jo augstāka viskozitāte, jo augstāka ir vircas stabilitāte. Izstrādājot baterijas, mēs parasti mainām serdes biezumu no akumulatora jaudas uz stabu daļas dizainu. Tad stabu daļas dizains ir saistīts tikai ar tādiem parametriem kā lauka blīvums, aktīvā materiāla blīvums un biezums. Staba gabala parametrus noregulē ar pārklāšanas mašīnu un rullīšu presi, un vircas cietais saturs to tieši neietekmē. Tātad, vai vircas cietajam saturam nav nozīmes?

(1) Cietajam saturam ir noteikta ietekme uz sajaukšanas efektivitātes un pārklājuma efektivitātes uzlabošanu. Jo lielāks cietvielu saturs, jo īsāks ir vircas maisīšanas laiks, jo mazāk patērēts šķīdinātājs, jo augstāka ir pārklājuma žāvēšanas efektivitāte un laika ietaupījums.

(2) Cietajam saturam ir noteiktas prasības attiecībā uz aprīkojumu. Augsta cietā satura vircai ir lielāks iekārtu zudums, jo, jo lielāks cietā saturs, jo nopietnāk iekārta nodilst.

(3) Vircai ar augstu cietvielu saturu ir lielāka stabilitāte. Daži vircas stabilitātes testa rezultāti parāda (kā parādīts zemāk redzamajā attēlā), ka parastās maisīšanas SITS (nestabilitātes indekss) 1,05 ir augstāks par SITS vērtību 0,75 augstas viskozitātes maisīšanas procesā, tāpēc vircas stabilitāte, ko iegūst ar augstu -viskozitātes sajaukšanas process ir labāks nekā parastajā sajaukšanas procesā. Tomēr virca ar lielu cieto saturu ietekmēs arī tās plūstamību, kas ir ļoti sarežģīts pārklājuma procesa iekārtām un tehniķiem.

(4) Ar augstu cieto vielu vircu var samazināt biezumu starp pārklājumiem un samazināt akumulatora iekšējo pretestību.

4. Ielīmēšanas blīvums

Vircas blīvums ir svarīgs parametrs reakcijas vircas konsistencei, un vircas dispersijas efektu var pārbaudīt, pārbaudot vircas blīvumu dažādās pozīcijās. Es šeit neiedziļināšos un, izmantojot iepriekš minēto kopsavilkumu, es uzskatu, ka ikviens var sagatavot labu elektrodu vircu.