Wpływ surowców akumulatorowych na stabilność zawiesiny elektrody katodowej
Zawiesina akumulatorowa jest dwufazowym układem zawiesinowym ciało stałe-ciecz o dużej lepkości i aby ocenić stabilność tego układu, pierwszym krokiem jest zbadanie jego składu i właściwości funkcjonalnych. Większość przemysłu litowego wykorzystuje zawiesinę na bazie oleju, która jest mieszaniną utworzoną przez zmieszanie i zdyspergowanie materiałów aktywnych, spoiw, środków przewodzących, rozpuszczalników itp. W określonych proporcjach i kolejności.
Materiały aktywne katodowe
Jako główny elektrochemiczny składnik aktywny w szlamie katodowym, materiał katodowy określa napięcie, gęstość energii i inne podstawowe właściwości akumulatora i jest sercem systemu szlamowego. Rozkład wielkości cząstek, powierzchnia właściwa, pH lub resztkowa wartość alkaliczna oraz inne właściwości substancji czynnej wpływają na stabilność zawiesiny.
Rozkład wielkości cząstek:
Wielkość cząstek i rozkład wielkości cząstek substancji czynnej jest ważnym czynnikiem w procesie wytwarzania zawiesiny. Im mniejsze cząstki materiału aktywnego, tym większa lepkość fazy ciągłej, słabsze zjawisko rozwarstwienia zawiesiny spowodowane grawitacją i lepsza stabilność układu zawiesinowego. Jednakże, gdy rozmiar cząstek zostanie zmniejszony do pewnego małego rozmiaru, siła wiązania między cząstkami staje się główną rolą, a między cząstkami wystąpi aglomeracja, co nie sprzyja stabilności układu. Dlatego w dyspersji zawiesiny rozmiar cząstek nie jest drobniejszy, tym lepszy, ale powinien być rozprowadzany w wąskim zakresie wielkości, aby osiągnąć wzajemną równowagę ssania i odpychania, aby zapewnić stabilność układu zawiesiny.
Powierzchnia właściwa:
Jest to ważny czynnik wpływający na wydajność komórki. Im większa powierzchnia właściwa, tym lepsza wydajność elektrochemiczna ogniwa, co bezpośrednio przekłada się na niższą rezystancję wewnętrzną ogniwa, łatwiejszą wydajność pojemności oraz lepszą wydajność cykliczną i mnożnikową. Jednak zbyt duża powierzchnia właściwa zwiększa adhezję próbki w zawiesinie, co nie sprzyja dyspersji międzycząsteczkowej.
pH lub resztkowa wartość alkaliczna:
Sama wartość pH nie wpływa na stabilność zawiesiny, jednak środowisko alkaliczne ma większy wpływ na spoiwo i może prowadzić do zmian w strukturze samego spoiwa. Szczególnie w przypadku trójskładnikowych materiałów katodowych, ze względu na nadmiar soli litu w procesie syntezy, nadmiar soli litu generuje tlenek litu (Li) po kalcynacji w wysokiej temperaturze, który reaguje z wodą (H2O) i dwutlenkiem węgla (CO2) w powietrzu, tworząc ponownie wodorotlenek litu (LiOH) i węglan litu (Li2CO3), który pozostaje na powierzchni materiału i zwiększa wartość pH materiału.
Spoiwo
Główną rolą spoiwa w zawiesinie jest związanie materiału aktywnego, środka przewodzącego i kolektora, wzmocnienie kontaktu elektronicznego między materiałem aktywnym elektrody a środkiem przewodzącym i kolektorem oraz zapewnienie stabilnej roli wsparcia dla układu zawiesiny. Obecnie polifluorek winylidenu (PVDF) jest powszechnie stosowany jako spoiwo w przemyśle litowym, ponieważ PVDF ma dobrą wydajność przetwarzania, stabilność termiczną (długotrwała temperatura użytkowania -40 ~ 150 stopni) oraz zdolność adaptacji i stabilność do elektrolitu. Spoiwo jest owijane wokół materiału aktywnego przez mechaniczne mieszanie po rozpuszczeniu w azocie metylopirolidonu (NMP) i wiązane siłą wiązania wodorowego i siłą van der Waalsa itp. Czynnikami wpływającymi na siłę wiązania spoiwa są głównie polarność międzycząsteczkowa, masa cząsteczkowa, zawartość rozpuszczalnika itp.
Środek przewodzący
Główną rolą środka przewodzącego w zawiesinie katodowej jest zmniejszenie wewnętrznej rezystancji akumulatora i poprawa ulatniania się pojemności, generalnie wybiera się przewodzący proszek węglowy z zawiesiną CNT jako głównym środkiem przewodzącym. Ze względu na mały rozmiar cząstek (łatwo tworzą skupiska 1-5mm) i dużą powierzchnię właściwą (około 60 m2/g), trudno jest go równomiernie rozproszyć w zawiesinie, więc wymagania dotyczące procesu mieszania są bardzo wysokie.
Dyspergatory
Główną rolą dyspergatora w zawiesinie katodowej jest rozpuszczenie spoiwa i zapewnienie dobrego nośnika dla bardziej równomiernego rozproszenia materiału aktywnego. Na etapie powlekania wymagane jest, aby środek dyspergujący miał dobrą zwilżalność i płynność względem podłoża metalowego oraz dobrą lotność podczas suszenia. W porównaniu z innymi środkami dyspergującymi, takimi jak H2O, NMP, DMAC (dimetyloacetamid), DMF (dimetyloformamid) itp., NMP ma zalety wysokiej rozpuszczalności, niskiej lepkości, niskiej lotności, dobrej stabilności i łatwego odzyskiwania, więc przemysł ogólnie przyjmuje system NMP-PVDF. Przeciwnie, jeśli NMP stanowi mniej, lepkość zawiesiny jest duża, proszek nie jest dobrze zdyspergowany, a płynność zawiesiny jest niska. Dlatego nie ma ścisłego wymogu kontroli ilości dodawanego NMP, najważniejsze jest zapewnienie równomiernego powlekania.
Wilgoć
Wilgoć występuje jako zanieczyszczenie w oleistej zawiesinie, głównie wnoszona przez surowiec w zawiesinie lub podczas mieszania. Zwiększenie jego zawartości wpłynie na lepkość zawiesiny, zniszczy jednorodność rozpuszczalnika, doprowadzi do zlepiania się cząstek katody w klastry oraz zjawiska łuszczenia się i odpadania po umieszczeniu nabiegunnika po wysuszeniu, dlatego wprowadzanie wilgoci musi być kontrolowane zarówno w surowcu, jak i podczas mieszania.
TOB NEW ENRTGYoferuje pełną gamę materiałów do akumulatorów
