Analyse van de kenmerken van lithiumbatterijanodematerialen en het mengproces

Als negatief elektrodemateriaal moet grafiet worden gemengd met een geleidend middel, een bindmiddel en andere additieven, en wordt een oplosmiddel toegevoegd om een ​​negatieve elektrodeslurry te bereiden voordat het kan worden gecoat op een stroomcollector om een ​​elektrode te maken. Bij het bereiden van grafietanodeslurry wordt echter aangenomen dat veel technici grote of kleine problemen hebben ondervonden, zoals te lange tijd, grafietsedimentatie, onstabiele viscositeit, grote slurrydeeltjes, veel bellen, enz. ... Dan, Voordat we deze problemen oplossen, moeten we een eenvoudige sortering maken van de basiseigenschappen van verschillende materialen. Alleen op basis van inzicht in de materiaaleigenschappen kunnen de opgetreden problemen snel, nauwkeurig en goed worden opgelost. Dit artikel introduceert voornamelijk de kenmerken van de materialen die worden gebruikt bij de bereiding van anodeslurry:

1. grafiek

Grafiet omvat natuurlijk grafiet en kunstmatig grafiet. De deeltjesvormen zijn divers en onregelmatig, voornamelijk bolvormig en vlokvormig. Grafiet is een niet-polaire stof, het wordt gemakkelijk verontreinigd door niet-polaire stoffen en wordt gemakkelijk gedispergeerd in niet-polaire stoffen. Het is niet gemakkelijk om water op te nemen en is niet gemakkelijk te dispergeren in een waterige oplossing. Zelfs als het vervuilde grafiet in water wordt gedispergeerd, zal het opnieuw aggregeren. Wat betreft de kenmerken en vereisten van grafiet, denk ik dat iedereen heel duidelijk is, dus ik zal ze hier niet herhalen.

2. Geleidende agent

Er zijn veel soorten geleidende middelen, waaronder carbon black, CNT, grafeen, enz., Waarvan de meeste niet-polair zijn. De rol van het geleidende middel is om tussen de grafietmaterialen te mengen om het hoofdgeleidende netwerk te vormen en de interne weerstand van de lithiumbatterij te verminderen. De toegevoegde hoeveelheid geleidend middel is in het algemeen klein, en men kan zeggen dat hoe kleiner hoe beter, ongeveer 2% of minder. Als geleidend middel is het in het algemeen nodig om een ​​voldoende hoog specifiek oppervlak te hebben, om de elektronenoverdrachtssnelheid met zo min mogelijk te verhogen. Maar het zal ook het probleem van gemakkelijke hereniging en niet gemakkelijke verspreiding onder ogen zien.

De verspreiding van geleidende middelen is altijd een belangrijk punt geweest. Aangezien de soorten geleidende middelen variëren van eenvoudig roet tot CNT-slurry, tot roet, CNT en met grafeen gemengde geleidende slurry, moet de slurry worden aangepast op basis van zijn eigenschappen. Het proces van voorbereiding. In het artikel over de voorbereiding van lithiumbatterij-slurry [voortreffelijke] analyse van de eigenschappen en belangrijke beïnvloedende factoren van lithiumbatterij-slurry, wordt vermeld dat de bereiding van slurry voornamelijk de stadia zal doorlopen van droog mengen van materialen, poederbevochtiging, breken van deeltjesclusters, en uiteindelijk het bereiken van stabiliteit. De dispersie van het geleidende middel moet worden voltooid in het stadium van poederbevochtiging en het breken van deeltjesclusters, anders zal het geleidende middel opnieuw aggregeren en verspilling van het geleidende middel veroorzaken. Bij het oplossen van het probleem van dispersie van geleidend middel, moeten de mechanische kracht en tijd worden aangepast om de beste staat te bereiken.

3.CMC

CMC (Natriumhydroxymethylcellulose) is een belangrijke cellulose-ether. Het is een polyanionische celluloseverbinding die wordt verkregen door chemische modificatie van natuurlijke vezels. Het is gemakkelijk oplosbaar in koud en warm water en behoort tot medium Sex-materiaal. CMC heeft uitstekende eigenschappen zoals verdikking, dispersie, suspensie, adhesie, filmvorming, beschermend colloïde en vochtbescherming, daarom wordt het geselecteerd als een dispergeermiddel en verdikkingsmiddel voor grafiet-negatieve elektroden.

CMC heeft dispergeerbaarheid en bindingseigenschappen, maar kan niet alleen worden gebruikt als bindmiddel voor negatieve elektroden in industriële toepassingen. Bij het productieproces van lithiumbatterijen moet rekening worden gehouden met de energiedichtheid en interne weerstand van de lithiumbatterij. Dit vereist dat het negatieve poolstuk een bepaalde volumedichtheid heeft (ongeveer 1,6 g / cc). In dit geval is het nodig om te coaten. Het laatste poolstuk ondergaat een walsverdichtingsbehandeling, en CMC heeft een grotere brosheid, wat onvermijdelijk zal leiden tot het ineenstorten van de poolstukstructuur na het walsen, en tot verschijnselen zoals poederdaling en folielekkage. Daarom is de voorwaarde dat CMC alleen kan worden gebruikt: de dikte van het poolstuk is dun, het walsproces wordt niet uitgevoerd of de verdichtingsdichtheid van het poolstuk is niet hoog.

Bovendien moet tijdens de bereiding van de negatieve elektrodeslurry aandacht worden besteed aan de invloed van de mixersnelheid op de CMC. CMC-oplossing heeft pseudoplasticiteit, de viscositeit neemt af met toenemende temperatuur en is omkeerbaar. Als de mixer te snel draait, zal de CMC-viscositeit afnemen, wat de suspensie van de grafietanode zal beïnvloeden.

4. SBR-bindmiddel

SBR (styreen-butadieenrubber) is een emulsie met een lineaire keten met een klein molecuul. De latexdeeltjeseenheid is een kern-omhulselstructuur. De schaal is een verknoopte structuur van moleculaire ketens van copolymeren. De buitenschaal is een hydrofiele polaire groep en oppervlak. Actief middel. SBR is een stof die naast hydrofiliciteit en lipofiliteit naast elkaar bestaat. De groepen op waterbasis combineren met de groepen op het oppervlak van de folie om een ​​bindende kracht te vormen die bevorderlijk is voor de dispergeerbaarheid en de stabiliteit van de suspensie. Het olieachtige segment combineert met het negatieve grafiet een bindende kracht, waardoor het hechtende effect wordt bereikt.

SBR kan echter niet alleen worden gebruikt in de grafietanodeslurry, omdat SBR geen dispergerende functie heeft en te veel SBR er ook voor zorgt dat het poolstuk opzwelt in de elektrolyt.

Bij de industriële productie van lithiumbatterijen worden CMC en SBR vaak tegelijkertijd gebruikt. Het gecombineerde gebruik van de twee kan de problemen oplossen van onstabiele viscositeit van de suspensie, zwelling van poolstukken en hoge broosheid. Commerciële grafietmaterialen zijn niet-polaire substanties, niet gemakkelijk hydrofiel te zijn en moeilijk te dispergeren in watersystemen. Een functie van CMC is om op te treden als een dispergeermiddel, dat grafiet en geleidende additieven verspreidt. Bovendien vormt CMC een gel wanneer het in contact komt met water, waardoor de slurry dikker wordt (verdikkingsmiddel) en de suspensiestabiliteit van de waterige negatieve elektrodeslurry verbetert. Wanneer de suspensie wordt gecoat, kan deze vanwege de CMC-gelstructuur niet alleen vocht vasthouden, maar ook de suspensie stabiliseren en de uniformiteit van de suspensie binnen een bepaalde tijdsperiode behouden, wat voldoet aan de behoeften van grootschalige industriële productie. Rekening houdend met de nadelen van CMC, zorgt de introductie van de flexibele moleculaire SBR-emulsie die gemakkelijk in water oplosbaar is ervoor dat de slurry een betere hechting heeft en tegelijkertijd de taaiheid van het poolstuk verbetert, zodat het poolstuk niet verdicht wordt onder hoge druk. Nadat het poeder is verwijderd, is de hechtsterkte van het poolstuk na het walsen ook hoog.

Wanneer CMC en SBR samen worden gebruikt, is een ding om op te merken de timing van het toevoegen van SBR-emulsie. Omdat SBR gevoelig is voor demulgering onder langdurige hoge afschuifkracht, wat de adhesie van poolstukken vermindert.

5. Gedeïoniseerd water

Gedeïoniseerd water is een zwak polair molecuul en een oplosmiddel voor de negatieve elektrodeslurry. Een belangrijke parameter met betrekking tot het oplosmiddel is het gehalte aan vaste stof. Bij de bereiding van slurry is het gehalte aan vaste stof gerelateerd aan de dispersie en stabiliteit van het materiaal.