Analiza karakteristika anodnih materijala litijeve baterije i postupak miješanja

Kao materijal negativne elektrode, grafit je potrebno pomiješati s vodljivim sredstvom, vezivom i drugim aditivima, a otapalo je dodano za pripremu kaše negativne elektrode prije nego što se može nanijeti na strujni kolektor za pripremu elektrode. Međutim, u procesu pripreme suspenzije anode od grafita, vjeruje se da su se mnogi tehničari susreli s velikim ili malim problemima, poput predugog vremena, taloženja grafita, nestabilne viskoznosti, velikih čestica kaše, mnogo mjehurića itd. ... prije rješavanja ovih problema moramo obaviti jednostavno razvrstavanje osnovnih svojstava različitih materijala. Samo se na temelju razumijevanja svojstava materijala problemi koji se susreću mogu riješiti brzo, točno i dobro. Ovaj članak uglavnom predstavlja karakteristike materijala koji se koriste u pripremi anodne suspenzije:

1.Grafit

Grafit uključuje prirodni grafit i umjetni grafit. Oblici čestica su različiti i nepravilni, uglavnom sferni i u obliku pahuljica. Grafit je nepolarna tvar, lako se kontaminira nepolarnim tvarima i lako se raspršuje u nepolarnim tvarima. Nije lako apsorbirati vodu i nije lako dispergirati se u vodenoj otopini. Čak i ako se kontaminirani grafit rasprši u vodi, on će se ponovno agregirati. Što se tiče karakteristika i zahtjeva grafita, vjerujem da su svi vrlo jasni, pa ih ovdje neću ponavljati.

2. Vodljivo sredstvo

Postoje mnoge vrste vodljivih sredstava, uključujući čađu, CNT, grafen itd., Od kojih je većina nepolarna. Uloga vodljivog sredstva je miješanje grafitnih materijala u glavnu vodljivu mrežu i smanjenje unutarnjeg otpora litijeve baterije. Količina dodanog vodljivog sredstva je uglavnom mala i može se reći da što je manja to je bolja, oko 2% ili manje. Kao provodno sredstvo, općenito je potrebno imati dovoljno visoku specifičnu površinu, kako bi se što manje povećala brzina prijenosa elektrona. Ali suočit će se i s problemom lakog ponovnog okupljanja i lakog rasipanja.

Raspršivanje vodljivih sredstava uvijek je bilo važno. Budući da se vrste provodnih sredstava kreću od jednostavnih čađa, preko CNT kaše, do čađe, CNT i grafenske mješavine vodljive kaše, kašu treba prilagoditi svojim svojstvima. Proces pripreme. U članku o pripremi suspenzije litijeve baterije [izvrsna] analiza svojstava i ključnih čimbenika utjecaja na suspenziju litijeve baterije navodi se da će priprema suspenzije uglavnom proći faze suhog miješanja materijala, vlaženja praha, drobljenja nakupina čestica, i konačno postizanje stabilnosti. Disperziju vodljivog sredstva treba dovršiti u fazi vlaženja praha i pucanja nakupina čestica, inače će se provodno sredstvo ponovno agregirati i prouzročiti otpad vodljivog sredstva. Pri rješavanju problema disperzije vodljivog sredstva potrebno je prilagoditi mehaničku silu i vrijeme kako bi se postiglo najbolje stanje.

3.CMC

CMC (natrijeva hidroksimetil celuloza) važan je celulozni eter. To je polianionski celulozni spoj dobiven kemijskom modifikacijom prirodnih vlakana. Lako je topljiv u hladnoj i vrućoj vodi i spada u srednje spolne materijale. CMC ima izvrsna svojstva poput zgušnjavanja, disperzije, suspenzije, prianjanja, stvaranja filma, zaštitnog koloida i zaštite od vlage, pa je odabran kao disperzator i zgušnjivač za grafit negativne elektrode.

CMC ima svojstva disperzije i vezanja, ali se ne može koristiti sam kao vezivo za negativne elektrode u industrijskoj primjeni. U procesu proizvodnje litijevih baterija potrebno je uzeti u obzir gustoću energije i unutarnji otpor litijeve baterije. To zahtijeva da negativni polni komad ima određenu volumnu gustoću (oko 1,6 g / cc). U ovom je slučaju potrebno presvući. Posljednji stub polaže se pod valjkom, a CMC ima veću krhkost, što će neminovno dovesti do urušavanja strukture stupa nakon valjanja, te pojave poput pada praha i propuštanja folije. Stoga je uvjet da se CMC može koristiti sam: debljina stupa tanka, postupak valjanja ne provodi se ili gustoća zbijanja stupa nije velika.

Uz to, tijekom pripreme suspenzije negativne elektrode treba obratiti pozornost na utjecaj brzine miješalice na CMC. CMC otopina ima pseudoplastičnost, viskoznost joj opada s porastom temperature i reverzibilna je. Kada se miješalica okreće prebrzo, viskoznost CMC će se smanjiti, što će utjecati na suspenziju grafitne anode.

4. SBR vezivo

SBR (stiren-butadienska guma) je emulzija linearnog lanca male molekule. Jedinica lateksnih čestica je struktura jezgra-ljuska. Ljuska je umrežena struktura molekularnih lanaca kopolimera. Vanjska ljuska je hidrofilna polarna skupina i površina. Aktivno sredstvo. SBR je tvar koja koegzistira s hidrofilnošću i lipofilnošću. Skupine na bazi vode kombiniraju se sa skupinama na površini folije stvarajući silu vezanja koja pogoduje dispergiranosti i stabilnosti kaše. Uljasti segment kombinira se s negativnim grafitom kako bi stvorio silu vezanja, čime se postiže učinak vezivanja.

Međutim, SBR se ne može koristiti sam u suspenziji grafitne anode, jer SBR nema dispergirajuću funkciju, a previše SBR također će uzrokovati nabubrenje stupa u elektrolitu.

U industrijskoj proizvodnji litijevih baterija često se istodobno koriste CMC i SBR. Kombinirana uporaba ove dvije metode može riješiti probleme nestabilne viskoznosti gnojnice, oticanja stupa i velike krhkosti. Komercijalni grafitni materijali su nepolarne tvari, nije lako biti hidrofilni i teško se raspršiti u vodenim sustavima. Jedna je funkcija CMC-a da djeluje kao sredstvo za dispergiranje, dispergiranje grafita i vodljivih aditiva. Uz to, CMC će stvoriti gel kada se sretne s vodom, što čini gusta otopina gustom (zgušnjivačem) i poboljšava stabilnost suspenzije vodene otopine negativne elektrode. Kada se kaša presvuče, zbog CMC strukture gela, ona ne samo da može zadržati vlagu, već i stabilizirati kašu, te zadržati ujednačenost kaše u određenom vremenskom razdoblju, što udovoljava potrebama velike industrijske proizvodnje. Uzimajući u obzir nedostatke CMC-a, uvođenje fleksibilne molekularne SBR emulzije koja je lako topiva u vodi omogućuje da se gnojnica bolje prianja i istovremeno poboljšava žilavost stupa, tako da stup ne može biti zbijen pod visokim pritiskom. Nakon uklanjanja praha, čvrstoća lijepljenja stupa nakon valjanja također je velika.

Kada se CMC i SBR koriste zajedno, jedna stvar koju treba imati na umu je vrijeme dodavanja SBR emulzije. Budući da je SBR sklon demulgaciji pod dugotrajnom velikom snagom smicanja, što smanjuje prianjanje stupova.

5. Deionizirana voda

Deionizirana voda je slabo polarna molekula i otapalo za suspenziju negativne elektrode. Ključni parametar koji se odnosi na otapalo je sadržaj krute tvari. U postupku pripreme kaše, sadržaj krute tvari povezan je s disperzijom i stabilnošću materijala.