A razão para o eletrodo anódico da bateria de lítio aderir ao rolo

Apr 22,2024

Durante o processo de laminação e prensagem dos materiais do eletrodo anódico, o problema de aderência ao rolo é frequentemente encontrado. A aderência dos materiais do eletrodo anódico ao rolo não só desperdiça horas de trabalho e afeta a eficiência do trabalho, mas também pode inutilizar o eletrodo, resultando em perdas econômicas. Portanto, é muito importante para a produção e fabricação de baterias de lítio analisar as razões da aderência do eletrodo anódico ao rolo e compreender os problemas. Os pesquisadores resumiram e analisaram as razões para a aderência de materiais de eletrodo anódico ao rolo na prática, incluindo principalmente oito aspectos. Vamos dar uma olhada neles abaixo.

1. A superfície do eixo do rolo do laminador não está devidamente limpa. Como a superfície do eixo do rolo é revestida com uma camada protetora quando o equipamento não está em uso, ele precisa ser limpo antes do uso. Se a superfície do eixo do rolo não estiver limpa ao rolar as folhas do eletrodo anódico, é fácil aderir ao rolo. Algumas empresas de baterias de lítio separam e usam equipamentos para diferentes sistemas e materiais de eletrodos positivos (à base de óleo) e anódicos (à base de água) para evitar poluição mútua. No entanto, também existem casos especiais em que as chapas de eletrodos positivos e anódicos compartilham o mesmo laminador, e até mesmo a máquina de revestimento é compartilhada por ambos. A substituição frequente de folhas de eletrodos positivos e anódicos pode causar contaminação cruzada e fácil aderência ao rolo.

2. As folhas do eletrodo anódico não estão totalmente secas. Se a temperatura do forno não for alta o suficiente ou a velocidade de operação for muito rápida durante o revestimento, as folhas de eletrodo podem não atingir o padrão de secagem. Quando as folhas estão sendo enroladas, se ainda contiverem uma certa quantidade de umidade, o ligante não poderá exercer plenamente sua capacidade de unir várias substâncias. A adesão entre o eletrodo anódico de grafite, a folha de cobre e o aglutinante é fraca e é fácil para as folhas grudar no rolo durante o processo de deformação da laminação. Um pedaço de folha de eletrodo pode ser levado para pesagem e depois colocado no forno por um período de tempo para assar e depois pesado novamente. A diferença de peso pode ser usada para determinar se a secagem das folhas de eletrodo durante o revestimento é satisfatória.

3. A temperatura do forno está muito alta e o eletrodo negativo está muito seco. Se a temperatura de cozimento for muito alta, o solvente evaporará muito rápido e o aglutinante irá volatilizar e aderir à superfície do eletrodo, formando uma microestrutura do eletrodo com um aumento gradual na concentração do aglutinante da folha para a superfície do eletrodo. Durante a laminação, a força de adesão negativa da superfície do eletrodo é maior do que a força de adesão entre a folha e o material do eletrodo negativo, o que é propenso ao fenômeno de aderência ao rolo, resultando na queda de partículas do rolo para o eletrodo. Se houver material pegajoso linear no eletrodo durante a laminação, é necessário verificar o forno de secagem do eletrodo da máquina de revestimento. É possível que existam parafusos no bocal de ar fixo que não estejam aparafusados ou apertados. Diferentes configurações da frequência de exaustão do forno durante o revestimento afetarão a taxa de evaporação do solvente no eletrodo e a distribuição do aglutinante, o que também afetará a laminação do eletrodo.

4. Se o teor de ligante na pasta for muito baixo, pode levar à adesão insuficiente entre os materiais ativos e à adesão insuficiente com a folha. Geralmente, SBR e CMC são usados sinergicamente como aglutinantes para eletrodos de ânodo de grafite, com CMC como agente espessante e SBR como aglutinante. Quando o teor de CMC e SBR é muito baixo, o grafite e o negro de fumo no eletrodo anódico não podem ser dispersos uniformemente na pasta, levando à aglomeração. O SBR não consegue cobrir uniformemente a superfície das partículas de grafite, resultando em má adesão entre as partículas de grafite nas folhas do eletrodo, bem como entre as partículas de grafite e a folha. Ao rolar, as partículas de grafite tendem a se separar e aderir imediatamente a outros objetos. Ao usar uma pasta aquosa de eletrodo anódico, a proporção de CMC para SBR pode ser considerada, pois muito pouco pode levar a uma adesão deficiente.

5. Se a proporção de SBR no processo de mistura não for adequada, pode levar à aderência do rolo durante a laminação das folhas do eletrodo. O SBR usado em baterias de lítio é um aglutinante à base de água de látex de borracha de estireno-butadieno. É produzido por polimerização em emulsão e copolimerização de monômeros de estireno e butadieno utilizando água como meio e adicionando emulsificantes e iniciadores. É uma emulsão aquosa com teor de sólidos de cerca de 50%. O SBR é uma substância que coexiste com propriedades hidrofílicas e hidrofóbicas. Os grupos aquosos se ligam aos grupos de superfície da folha para formar adesão, enquanto os segmentos da cadeia oleosa se ligam ao eletrodo anódico de grafite para formar adesão, alcançando o efeito de ligação. Se o SBR flutuar e parecer azul durante a preparação da pasta, causará distribuição desigual da concentração de SBR após o revestimento, resultando em má adesão entre o material ativo e a folha. Isto pode facilmente fazer com que o rolo fique preso durante a laminação.

6. O tipo de material do eletrodo anódico pode afetar o processo de laminação. Em comparação com a grafite natural, as partículas de grafite artificial têm superfícies mais ásperas, morfologias de cantos mais pontiagudos e invertidos e estruturas mais irregulares, tornando-as mais difíceis de molhar. Quando a grafite artificial não está totalmente dispersa, é mais propensa à aglomeração. Essa aglomeração é gelatinosa, pode passar através de telas, e as áreas aglomeradas das folhas de eletrodo revestidas são mais densas, facilitando a sobrepressão e formando aderências pontiagudas e desprendimento de material durante a laminação.

7. O processo de mistura também pode afetar a laminação das folhas do eletrodo. A grafite artificial é difícil de dispersar e, durante a preparação convencional de pasta úmida, a agitação prolongada em alta velocidade pode facilmente quebrar a cadeia molecular do CMC, resultando em um efeito de dispersão deficiente. O simples aumento da velocidade da linha e da proporção de CMC muitas vezes não produz bons resultados.

8. Ao preparar a mistura de eletrodo de ânodo de grafite artificial, tanto o CMC quanto o SBR são usados como aditivos para garantir a estabilidade e o desempenho do revestimento da pasta. Diferentes tipos de CMC também podem afetar a microestrutura das folhas de eletrodos e causar aderência do rolo durante a laminação. Isso ocorre porque substâncias insolúveis no CMC podem formar aglomerados de partículas com pequenas partículas de grafite e Super-P, dificultando a passagem da pasta pelas telas. Isso pode causar vários bloqueios na malha da tela, arranhões no revestimento e aderência do rolo durante a laminação

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