Effetto delle materie prime delle batterie sulla stabilità del liquame dell'elettrodo catodico

L'impasto liquido della batteria è un solido-liquido altamente viscoso sistema di sospensione a due fasi e per valutare la stabilità di questo sistema, il Il primo passo è studiarne la composizione e le sue proprietà funzionali. La maggior parte l'industria del litio utilizza un impasto liquido a base di petrolio, che è una miscela formata dalla miscelazione e materiali attivi disperdenti, leganti, agenti conduttivi, solventi, ecc. in un certo rapporto e ordine.

Catodo attivo Materiali

Come principale componente elettrochimico attivo nell'impasto liquido del catodo, il materiale catodico determina la tensione, la densità di energia e altre proprietà di base del batteria ed è l'anima centrale del sistema dei liquami. La dimensione delle particelle distribuzione, area superficiale specifica, pH o valore alcalino residuo e altro le proprietà del materiale attivo influenzano la stabilità dell'impasto liquido.

Particella distribuzione delle dimensioni:

La particella la dimensione e la distribuzione granulometrica del materiale attivo sono importanti fattore nel processo di produzione del liquame. Più piccole sono le particelle del principio attivo materiale, maggiore è la viscosità della fase continua, più debole è fenomeno di stratificazione dei liquami causato dalla gravità, e migliore è stabilità del sistema di sospensione. Tuttavia, quando la dimensione delle particelle è ridotta ad una certa dimensione minuscola, la forza di legame tra le particelle diventa la ruolo principale e si verificherà un'agglomerazione tra le particelle, il che non è favorevole alla stabilità del sistema. Pertanto, nella dispersione del liquame, la dimensione delle particelle non è tanto più fine quanto migliore, ma dovrebbe esserlo distribuito in una gamma di dimensioni ristretta per ottenere il reciproco equilibrio di aspirazione e repulsione, in modo da garantire la stabilità del sistema dei liquami.

Specifico superficie:

È un fattore importante che influenza le prestazioni della cella. Più grande è lo specifico superficie, migliori sono le prestazioni elettrochimiche della cella, che è diretta riflesso nella minore resistenza interna della cella, prestazioni più facili la capacità e migliori prestazioni ciclistiche e prestazioni del moltiplicatore. Tuttavia, una superficie specifica troppo grande rende il campione adesivo nel liquame potenziato, che non favorisce la dispersione tra le particelle.

PH o valore alcalino residuo:

Il valore del pH di per sé non influisce sulla stabilità del liquame, ma su quello alcalino l'ambiente ha un impatto maggiore sul legante e può portare a cambiamenti nel struttura del legante stesso. Soprattutto per i materiali catodici ternari a causa dell'eccesso di sale di litio nel suo processo di sintesi, il litio in eccesso il sale genera ossido di litio (Li) dopo la calcinazione ad alta temperatura, che reagisce con l'acqua (H2O) e l'anidride carbonica (CO2) nell'aria per generare litio nuovamente idrossido (LiOH) e carbonato di litio (Li2CO3), che rimane sul superficie del materiale e aumenterà il valore del pH del materiale.

Raccoglitore

IL Il ruolo principale del legante nell'impasto liquido è quello di legare il materiale attivo, il conduttivo agente e il collezionista, per migliorare il contatto elettronico tra il materiale attivo dell'elettrodo e l'agente conduttivo e il collettore, e a fornire un ruolo di supporto stabile per il sistema dei liquami. Al giorno d'oggi, polivinilidene il fluoruro (PVDF) è comunemente usato come legante nell'industria del litio perché il PVDF ha buone prestazioni di elaborazione, stabilità termica (temperatura di utilizzo a lungo termine -40 ~ 150°C), adattabilità e stabilità all'elettrolita. Il legante è avvolto attorno al materiale attivo mediante agitazione meccanica dopo la dissoluzione azoto metilpirrolidone (NMP) e legato mediante forza di legame idrogeno e van forza di Waals, ecc. I fattori che influenzano la forza di adesione del legante sono principalmente la polarità intermolecolare, il peso molecolare, il contenuto di solventi, ecc.

Agente conduttivo

IL il ruolo principale dell'agente conduttivo nell'impasto liquido del catodo è quello di ridurre il resistenza interna della batteria e migliorare la volatilizzazione della capacità, generalmente scegliere polvere di carbonio conduttiva con liquame CNT come conduttore principale agente. A causa della sua dimensione delle particelle bassa (è facile formare grappoli da 1-5 mm) e grande superficie specifica (circa 60 m2/g), è difficile disperdersi uniformemente l'impasto liquido, quindi i requisiti per il processo di miscelazione sono molto elevati.

Disperdenti

Il il ruolo principale del disperdente nel liquame catodico è quello di dissolvere il legante e fornire un buon veicolo affinché la materia attiva venga dispersa in modo più uniforme. Nel fase di rivestimento, il disperdente deve avere una buona bagnabilità e fluidità al substrato metallico e buona volatilità durante l'essiccazione. Rispetto ad altri disperdenti come H2O, NMP, DMAC (dimetilacetammide), DMF (dimetil formammide), ecc., l'NMP presenta i vantaggi di elevata solubilità, bassa viscosità, bassa volatilità, buona stabilità e facile ripresa, quindi l'industria generalmente adotta il sistema NMP-PVDF. Al contrario, se l'NMP conta meno, la viscosità dell'impasto è grande, la polvere non è ben dispersa e la liquidità del il liquame è basso. Pertanto, non vi è alcun obbligo di controllo rigoroso sull’importo di NMP aggiunto, la cosa più importante è garantire che possa essere uniforme rivestito.

Umidità

Umidità esiste come impurità nel liquame oleoso, portato principalmente dalla materia prima nell'impasto o durante la miscelazione. L'aumento del suo contenuto influenzerà il la viscosità dell'impasto liquido, distrugge l'uniformità del solvente, porta al agglomerazione delle particelle catodiche in cluster e fenomeno del peeling e cadere quando l'espansione polare viene posizionata dopo l'asciugatura, quindi l'introduzione l'umidità deve essere controllata sia nella materia prima che nella miscelazione.

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