Аналіз характеристик анодних матеріалів літієвої батареї та процесу змішування

Як матеріал з негативним електродом графіт потрібно змішувати з провідним агентом, сполучною речовиною та іншими добавками, а також додавати розчинник для приготування суспензії негативних електродів, перш ніж його можна буде наносити на струмоприймач для підготовки електрода. Однак у процесі приготування суспензії графітового анода вважається, що багато техніків стикалися з великими або дрібними проблемами, такими як занадто довгий час, осідання графіту, нестабільна в'язкість, великі частинки суспензії, багато бульбашок тощо ... Потім, перед тим, як вирішити ці проблеми, нам потрібно зробити просту сортування основних властивостей різних матеріалів. Тільки на основі розуміння властивостей матеріалу можна вирішити проблеми, що виникають, швидко, точно та якісно. Ця стаття в основному представляє характеристики матеріалів, що використовуються для приготування анодної суспензії:

1.Графіт

Графіт включає природний графіт та штучний графіт. Форми частинок різноманітні та неправильні, переважно сферичні та лускаті. Графіт - неполярна речовина, вона легко забруднюється неполярними речовинами і легко диспергується в неполярних речовинах. Поглинати воду нелегко, а диспергувати у водному розчині непросто. Навіть якщо забруднений графіт диспергується у воді, він буде повторно агрегувати. Щодо характеристик та вимог графіту, я вважаю, що всім це дуже ясно, тому я не буду їх повторювати тут.

2. Провідний агент

Існує багато типів провідних речовин, включаючи сажу, УНТ, графен тощо, більшість з яких є неполярними. Роль провідного агента полягає у змішуванні графітових матеріалів для утворення основної провідної мережі та зменшення внутрішнього опору літієвої батареї. Кількість доданого провідного агента, як правило, невелика, і можна сказати, що чим менше, тим краще, приблизно 2% або менше. Як провідний агент, як правило, необхідно мати достатньо високу питому площу поверхні, щоб якомога менше збільшувати швидкість переносу електронів. Але він також зіткнеться з проблемою легкого возз'єднання та нелегкого розпорошення.

Розсіювання провідних речовин завжди було важливим моментом. Оскільки типи провідних речовин варіюються від простої сажі, до суспензії УНТ, до сажі, УНТ та змішаної графенової електропровідної суспензії, суспензію слід регулювати відповідно до її властивостей. Процес підготовки. У статті про приготування суспензії літієвих батарей [вишуканий] аналіз властивостей та ключових факторів впливу суспензії літієвих батарей згадується, що приготування суспензії в основному проходитиме етапи сухого перемішування матеріалів, змочування порошку, дроблення кластеру частинок, і нарешті досягнення стабільності. Диспергування провідного агента потрібно завершити на стадії змочування порошку та розбиття кластерів частинок, інакше провідний агент знову агрегується і спричинить відходи провідного агента. Вирішуючи проблему дисперсії провідного агента, механічну силу та час потрібно регулювати для досягнення найкращого стану.

3.CMC

CMC (гідроксиметилцелюлоза натрію) є важливим ефіром целюлози. Це поліаніонна целюлозна сполука, отримана хімічною модифікацією природних волокон. Він легко розчинний у холодній та гарячій воді і належить до середнього статевого матеріалу. CMC має чудові властивості, такі як загущення, диспергування, суспендування, адгезія, утворення плівки, захисний колоїд та захист від вологи, тому його вибирають як диспергатор та загусник для графітово негативних електродів.

CMC має диспергуючі та зв’язуючі властивості, але його не можна використовувати окремо в якості сполучного для негативних електродів у промислових цілях. У процесі виробництва літієвих акумуляторів необхідно враховувати щільність енергії та внутрішній опір літієвої батареї. Це вимагає від негативного полюса мати певну об'ємну щільність (близько 1,6 г / куб. См). У цьому випадку необхідно нанести покриття. Останній полюс піддається обробці ущільненням при коченні, а КМЦ має більшу крихкість, що неминуче призведе до руйнування конструкції полюса після прокатки, а також таких явищ, як падіння порошку та витік фольги. Отже, умовою того, що КМЦ можна використовувати поодинці, є: товщина стовпа полюса тонка, процес прокатки не проводиться або щільність ущільнення полюса не висока.

Крім того, під час приготування суспензії негативних електродів слід звертати увагу на вплив швидкості змішувача на КМЦ. Розчин CMC має псевдопластичність, його в'язкість зменшується із збільшенням температури і є оборотною. Коли змішувач обертається занадто швидко, в’язкість CMC зменшиться, що вплине на суспензію графітового анода.

4. Зв'язувач SBR

SBR (стирол-бутадієновий каучук) - це маломолекулярна лінійно-ланцюгова емульсія. Одиниця латексних частинок - це структура ядро-оболонка. Оболонка - це зшита структура кополімерних молекулярних ланцюгів. Зовнішня оболонка є гідрофільною полярною групою і поверхнею. Активний агент. SBR - речовина, яка співіснує з гідрофільністю та ліпофільністю. Групи на водній основі поєднуються з групами на поверхні фольги, утворюючи силу зв’язування, яка сприяє дисперсності та стійкості суспензії. Маслянистий сегмент поєднується з негативним графітом, утворюючи силу зв’язування, тим самим досягаючи ефекту склеювання.

Однак SBR не можна використовувати поодинці в суспензії графітового анода, оскільки SBR не має дисперсійної функції, і занадто велика кількість SBR також призведе до розбухання полюса в електроліті.

У промисловому виробництві літієвих батарей часто використовують CMC і SBR одночасно. Спільне використання цих двох способів може вирішити проблеми нестабільної в'язкості суспензії, набрякання полюса та високої крихкості. Комерційні графітові матеріали є неполярними речовинами, нелегко бути гідрофільними та важко диспергуватися у водних системах. Одна з функцій CMC - діяти як диспергатор, диспергуючи графіт та провідні добавки. Крім того, CMC утворює гель при зустрічі з водою, що робить суспензію густішою (загусник) і покращує стійкість суспензії водної суспензії негативних електродів. Коли суспензія покрита покриттям, завдяки структурі гелю CMC вона може не тільки утримувати вологу, але й стабілізувати суспензію та підтримувати однорідність суспензії протягом певного періоду часу, що відповідає потребам великого промислового виробництва. Беручи до уваги недоліки CMC, введення гнучкої молекулярної емульсії SBR, яка легко розчиняється у воді, робить суспензію кращою адгезією і одночасно покращує в'язкість полюса, так що полюс не ущільнюється під високим тиском. Після видалення порошку міцність зчеплення полюса після прокатування також висока.

Коли CMC і SBR використовуються разом, одне, на що слід звернути увагу, - це час додавання емульсії SBR. Оскільки SBR схильний до деэмульгирования під тривалою високою силою зсуву, що зменшує адгезію полюсних деталей.

5. Деіонізована вода

Деіонізована вода є слабополярною молекулою та розчинником для суспензії негативних електродів. Ключовим параметром, що стосується розчинника, є вміст твердої речовини. У процесі приготування суспензії вміст твердої речовини залежить від дисперсності та стабільності матеріалу.