Efeito das matérias-primas da bateria na estabilidade da pasta do eletrodo catódico

A pasta da bateria é um líquido sólido altamente viscoso sistema de suspensão bifásico, e para avaliar a estabilidade deste sistema, o O primeiro passo é estudar sua composição e suas propriedades funcionais. A maior parte a indústria do lítio utiliza lama à base de óleo, que é uma mistura formada pela mistura e dispersar materiais ativos, ligantes, agentes condutores, solventes, etc. uma certa proporção e ordem.

Cátodo ativo Materiais

Como principal componente ativo eletroquímico na pasta catódica, o material catódico determina a tensão, densidade de energia e outras propriedades básicas do bateria e é a alma central do sistema de polpa. O tamanho da partícula distribuição, área de superfície específica, pH ou valor alcalino residual e outros as propriedades do material ativo afetam a estabilidade da pasta.

Partícula distribuição de tamanho:

A partícula tamanho e distribuição do tamanho das partículas do material ativo é um fator importante fator no processo de fabricação de pasta. Quanto menores as partículas do ativo material, quanto maior a viscosidade da fase contínua, mais fraca será a fenômeno de estratificação da lama causado pela gravidade, e melhor será o estabilidade do sistema de suspensão. No entanto, quando o tamanho das partículas é reduzido até um certo tamanho minúsculo, a força de ligação entre as partículas torna-se a papel principal, e ocorrerá aglomeração entre as partículas, o que não é propício à estabilidade do sistema. Portanto, na dispersão do pasta, o tamanho da partícula não é quanto mais fino melhor, mas deve ser distribuído em uma faixa estreita de tamanho para alcançar o equilíbrio mútuo de sucção e repulsão, de modo a garantir a estabilidade do sistema de lama.

Específico área de superfície:

É um fator importante que afeta o desempenho da célula. Quanto maior o específico área de superfície, melhor será o desempenho eletroquímico da célula, que é diretamente refletido na menor resistência interna da célula, facilitando o desempenho do a capacidade e melhor desempenho de ciclismo e desempenho multiplicador. No entanto, uma área superficial específica muito grande torna a adesão da amostra no lama aprimorada, o que não conduz à dispersão entre partículas.

pH ou valor alcalino residual:

O valor do pH em si não afeta a estabilidade da pasta, mas o alcalino ambiente tem um impacto maior sobre o ligante e pode levar a alterações no estrutura do próprio aglutinante. Especialmente para materiais ternários catódicos por causa do excesso de sal de lítio em seu processo de síntese, o excesso de lítio sal gera óxido de lítio (Li) após calcinação em alta temperatura, que reage com água (H2O) e dióxido de carbono (CO2) no ar para gerar lítio hidróxido (LiOH) e carbonato de lítio (Li2CO3) novamente, que permanece no superfície do material e aumentará o valor do pH do material.

Fichário

O O papel principal do aglutinante na pasta é ligar o material ativo, o condutor agente e o coletor, para melhorar o contato eletrônico entre o material ativo do eletrodo e o agente condutor e o coletor, e para fornecer um papel de suporte estável para o sistema de pasta. Hoje em dia, o polivinilideno fluoreto (PVDF) é comumente usado como aglutinante na indústria de lítio porque o PVDF tem bom desempenho de processamento, estabilidade térmica (temperatura de uso a longo prazo -40 ~ 150°C) e adaptabilidade e estabilidade ao eletrólito. O fichário é enrolado em torno do material ativo por agitação mecânica após dissolução em metilpirrolidona de nitrogênio (NMP), e ligada por força de ligação de hidrogênio e van força de der Waals, etc. Os fatores que afetam a resistência de ligação do aglutinante são principalmente polaridade intermolecular, peso molecular, conteúdo de solvente, etc.

Agente condutor

O O principal papel do agente condutor na pasta catódica é reduzir o resistência interna da bateria e melhorar a capacidade de volatilização, geralmente escolha pó de carbono condutor com pasta CNT como principal condutor agente. Devido ao seu baixo tamanho de partícula (fácil de formar aglomerados de 1-5 mm) e grande área de superfície específica (cerca de 60m2/g), é difícil dispersar uniformemente em a pasta, portanto os requisitos para o processo de mistura são muito altos.

Dispersantes

O O principal papel do dispersante na pasta catódica é dissolver o aglutinante e fornecer um bom carreador para que o material ativo seja disperso de maneira mais uniforme. No estágio de revestimento, o dispersante deve ter boa molhabilidade e fluidez ao substrato metálico e boa volatilidade na secagem. Comparado com outros dispersantes como H2O, NMP, DMAC (dimetilacetamida), DMF (dimetil formamida), etc., NMP tem as vantagens de alta solubilidade, baixa viscosidade, baixo volatilidade, boa estabilidade e fácil recuperação, por isso a indústria geralmente adota o sistema NMP-PVDF. Pelo contrário, se o NMP for menor, a viscosidade da pasta é grande, o pó não está bem disperso e a liquidez do a pasta está baixa. Portanto, não há exigência de controle estrito para o valor de NMP adicionado, o mais crítico é garantir que ele possa ser uniformemente revestido.

Umidade

Umidade existe como uma impureza na lama oleosa, trazida principalmente pela matéria-prima na pasta ou durante a mistura. O aumento do seu conteúdo afetará o viscosidade da pasta, destruir a uniformidade do solvente, levar ao aglomeração de partículas catódicas em aglomerados e o fenômeno de descascamento e caindo quando a peça polar é colocada após a secagem, então a introdução a umidade precisa ser controlada tanto na matéria-prima quanto na mistura.

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