The production and manufacture of lithium ion battery is a process closely linked by one technological step. As a whole, the production of lithium battery includes the electrode manufacturing process, battery assembly process and the final liquid injection, precharge, formation and aging process. In these three stages of the process, each process can be divided into several key processes, each step will have a great impact on the final performance of the battery.

In die prosesstadium kan dit in vyf prosesse onderverdeel word: pastavoorbereiding, pastabedekking, rollerpers, sny en droog. In die battery samestelling proses, en volgens die verskillende battery spesifikasies en modelle, rofweg verdeel in wikkeling, dop, sweis en ander prosesse. In die finale stadium van vloeistofinspuiting, insluitend vloeistofinspuiting, uitlaat, verseëling, voorafvul, vorming, veroudering en ander prosesse. Die elektrodevervaardigingsproses is die kerninhoud van die hele litiumbattery-vervaardiging, wat verband hou met die elektrochemiese prestasie van die battery, en die kwaliteit van die suspensie is veral belangrik.

One, the basic theory of slurry

Litium-ioon battery elektrode suspensie is ‘n soort vloeistof, kan gewoonlik verdeel word in Newtonse vloeistof en nie-Newtonse vloeistof. Onder hulle kan nie-Newtoniaanse vloeistof verdeel word in dilatansie-plastiese vloeistof, tydafhanklike nie-Newtoniaanse vloeistof, pseudoplastiese vloeistof en bingham-plastiese vloeistof. Newtoniese vloeistof is ‘n vloeistof met ‘n lae viskositeit wat maklik is om onder spanning te vervorm en die skuifspanning is eweredig aan die vervormingtempo. Vloeistof waarin die skuifspanning op enige punt ‘n lineêre funksie is van die tempo van skuifvervorming. Baie vloeistowwe in die natuur is Newtonse vloeistowwe. Die meeste suiwer vloeistowwe soos water en alkohol, ligte olie, lae molekulêre verbinding oplossings en lae-snelheid vloeiende gasse is Newtonse vloeistowwe.

Non-newtonian fluid refers to the fluid that does not satisfy Newton’s experimental law of viscosity, that is, the relationship between shear stress and shear strain rate is not linear. Non-newtonian fluids are widely found in life, production and nature. Polymers concentrated solutions and suspensions of polymers are generally non-Newtonian fluids. Most biological fluids are now defined as non-Newtonian fluids. Non-newtonian fluids include blood, lymph, and cystic fluids, as well as “semi-fluids” such as cytoplasm.

Elektrode-mis word saamgestel uit ‘n verskeidenheid grondstowwe met verskillende soortlike gewig en deeltjiegrootte, en word gemeng en versprei in vaste-vloeibare fase. Die flodder wat gevorm word, is ‘n nie-Newtoniaanse vloeistof. Litium battery flodder kan verdeel word in positiewe flodder en negatiewe flodder twee soorte, as gevolg van die flodder stelsel (olierige, water) anders, sal die aard daarvan verskil. Die volgende parameters kan egter gebruik word om die eienskappe van mis te bepaal:

1. Viskositeit van suspensie

Viskositeit is ‘n maatstaf van vloeistofviskositeit en ‘n uitdrukking van vloeistofkrag op sy interne wrywingsverskynsel. Wanneer vloeistof vloei, veroorsaak dit interne wrywing tussen sy molekules, wat die viskositeit van vloeistof genoem word. Viskositeit word uitgedruk deur viskositeit, wat gebruik word om die weerstandsfaktor wat verband hou met vloeistof eienskappe te karakteriseer. Viskositeit word verdeel in dinamiese viskositeit en voorwaardelike viskositeit.

Viskositeit word gedefinieer as ‘n Paar parallelle plate, area A, Dr Apart, gevul met A vloeistof. Pas nou ‘n stoot F op die boonste plaat toe om ‘n snelheidsverandering DU te produseer. Omdat die viskositeit van die vloeistof hierdie krag laag vir laag oordra, beweeg elke laag vloeistof ook dienooreenkomstig, wat ‘n snelheidsgradiënt du/ Dr vorm, skuiftempo genoem, verteenwoordig deur R ‘. F/A word skuifspanning genoem, uitgedruk as τ. Die verband tussen skuiftempo en skuifspanning is soos volg:

(V/A) = eta (du/Dr)

Newtonse vloeistof voldoen aan Newton se formule, viskositeit is slegs verwant aan temperatuur, nie skuiftempo nie, τ is eweredig aan D.

Nie-Newtonse vloeistowwe voldoen nie aan Newton se formule τ/D=f(D). Die viskositeit by ‘n gegewe τ/D is ηa, wat skynbare viskositeit genoem word. Die viskositeit van nie-Newtoniaanse vloeistowwe hang nie net af van temperatuur nie, maar ook van skuiftempo, tyd en skuifverdunning of skuifverdikking.

2. Slurry properties

Mis is ‘n nie-Newtonse vloeistof, wat ‘n vastestof-vloeistofmengsel is. Om aan die vereistes van die daaropvolgende bedekkingsproses te voldoen, moet suspensie die volgende drie eienskappe hê:

① Goeie likiditeit. Vloeibaarheid kan waargeneem word deur die flodder te roer en dit natuurlik te laat vloei. Goeie kontinuïteit, deurlopende af en af ​​beteken goeie likiditeit. Vloeibaarheid hou verband met die vastestofinhoud en viskositeit van suspensie,

(2) nivellering. Die gladheid van die suspensie beïnvloed die platheid en egaligheid van die laag.

③ Reologie. Reologie verwys na die vervormingseienskappe van slurrie in vloei, en die eienskappe daarvan beïnvloed die kwaliteit van paalplaat.

3. Misdispersie-fondasie

Litium-ioon battery elektrode vervaardiging, katode plak deur gom, geleidende middel, katode materiaal samestelling; Die negatiewe pasta bestaan ​​uit gom, grafietpoeier en so meer. Die voorbereiding van positiewe en negatiewe flodder sluit ‘n reeks tegnologiese prosesse in, soos vermenging, oplos en dispergeer tussen vloeistof en vloeistof, vloeibare en vaste materiale, en gaan gepaard met veranderinge in temperatuur, viskositeit en omgewing in hierdie proses. Die meng- en verspreidingsproses van litiumioonbattery-slib kan verdeel word in makro-mengproses en mikro-verspreidingsproses, wat altyd gepaard gaan met die hele proses van litiumioonbattery-slibvoorbereiding. Die voorbereiding van flodder gaan gewoonlik deur die volgende stadiums:

① Droë poeier meng. Deeltjies kontak mekaar in die vorm van kolletjies, kolletjies, vlakke en lyne,

② Semi-droë modder knie stadium. Op hierdie stadium, nadat die droë poeier eweredig gemeng is, word die bindmiddelvloeistof of oplosmiddel bygevoeg, en die grondstof is nat en modderig. Na die sterk roer van die menger word die materiaal aan die skuif en wrywing van meganiese krag onderwerp, en daar sal interne wrywing tussen die deeltjies wees. Onder elke krag is die grondstofdeeltjies geneig om hoogs verspreid te wees. Hierdie stadium het ‘n baie belangrike uitwerking op die grootte en viskositeit van die voltooide flodder.

③ Verdunning en verspreiding stadium. Na knie is oplosmiddel stadig bygevoeg om die vogviskositeit en vastestofinhoud aan te pas. Op hierdie stadium bestaan ​​verspreiding en agglomerasie saam, en bereik uiteindelik stabiliteit. Op hierdie stadium word die verspreiding van materiale hoofsaaklik beïnvloed deur meganiese krag, wrywingsweerstand tussen poeier en vloeistof, hoëspoedverspreidingsskuifkrag en die impakinteraksie tussen flodder en houerwand.

Die prentjie

Ontleding van parameters wat flodder eienskappe beïnvloed

It is an important index to ensure the consistency of the battery in the process of battery production that the slurry should have good stability. With the end of the combined slurry, mixing stops, slurry will appear settlement, flocculation and other phenomena, resulting in large particles, which will have a greater impact on the subsequent coating and other processes. The main parameters of slurry stability are fluidity, viscosity, solid content and density.

1. Viskositeit van suspensie

Die stabiele en toepaslike viskositeit van elektrodepasta is baie belangrik vir die bedekkingsproses van elektrodeplaat. Die viskositeit is te hoog of te laag is nie bevorderlik vir polêre stuk coating, die flodder met ‘n hoë viskositeit is nie maklik om te presipiteer en die verspreiding sal beter wees, maar die hoë viskositeit is nie bevorderlik vir nivellering effek, is nie bevorderlik vir coating; Viskositeit te laag is nie goed nie, viskositeit is laag, alhoewel die floddervloei goed is, maar dit is moeilik om droog te word, verminder die droogdoeltreffendheid van bedekking, krake van laag, flodderpartikelagglomerasie, oppervlakdigtheid konsekwentheid is nie goed nie.

Die probleem wat dikwels in ons produksieproses voorkom, is die verandering van viskositeit, en die “verandering” hier kan verdeel word in oombliklike verandering en statiese verandering. Verbygaande verandering verwys na die drastiese verandering in die viskositeitstoetsproses, en statiese verandering verwys na die viskositeitsverandering na ‘n tydperk. Die viskositeit wissel van hoog tot laag, van hoog tot laag. Oor die algemeen is die belangrikste faktore wat flodderviskositeit beïnvloed, die spoed van meng flodder, tydbeheer, volgorde van bestanddele, omgewingstemperatuur en humiditeit, ens. Daar is baie faktore, wanneer ons viskositeitsverandering ontmoet, moet dit wees hoe om dit te ontleed en op te los? Die viskositeit van suspensie word in wese deur die bindmiddel bepaal. Stel jou voor dat sonder die bindmiddel PVDF/CMC/SBR (FIG. 2, 3), of as die bindmiddel nie die lewende materiaal goed kombineer nie, die vaste lewende materiaal en die geleidende middel ‘n nie-Newtoniaanse vloeistof sal vorm met eenvormige bedekking? Moenie! Daarom, om die rede vir verandering van flodderviskositeit te ontleed en op te los, moet ons begin by die aard van bindmiddel en flodderverspreidingsgraad.

Die prentjie

FIG. 2. Molekulêre struktuur van PVDF

Die prentjie

Figuur 3. Molekulêre formule van CMC

(1) die viskositeit neem toe

Verskillende flodderstelsels het verskillende reëls vir viskositeitverandering. Op die oomblik is die hoofstroom flodderstelsel ‘n positiewe flodder PVDF/NMP olierige stelsel, en negatiewe flodder is grafiet /CMC/SBR waterige stelsel.

① Die viskositeit van positiewe suspensie neem na ‘n tydperk toe. Een rede (kort tyd plasing) is dat die flodder mengspoed te vinnig is, die bindmiddel is nie heeltemal opgelos nie, en die PVDF poeier is volledig opgelos na ‘n tydperk, en die viskositeit neem toe. Oor die algemeen benodig PVDF ten minste 3 uur om ten volle op te los, maak nie saak hoe vinnig die roerspoed hierdie beïnvloedende faktor kan verander nie, die sogenaamde “haas maak vermorsing”. Die tweede rede (lang tyd) is dat die kolloïed van die sol-toestand na die gel-toestand verander in die proses van suspensie staan. Op hierdie tydstip, as dit teen ‘n stadige spoed gehomogeniseer word, kan die viskositeit daarvan herstel word. Die derde rede is dat ‘n spesiale struktuur tussen kolloïede en lewende materiaal en geleidende middeldeeltjies gevorm word. Hierdie toestand is onomkeerbaar, en die flodderviskositeit kan nie herstel word nadat dit verhoog is nie.

Die viskositeit van die negatiewe flodder neem toe. Die viskositeit van die negatiewe suspensie word hoofsaaklik veroorsaak deur die vernietiging van die molekulêre struktuur van die bindmiddel, en die viskositeit van die suspensie word verhoog na die oksidasie van die molekulêre kettingbreuk. As die materiaal oormatig versprei word, sal die deeltjiegrootte aansienlik verminder word, en die viskositeit van die suspensie sal ook verhoog word.

(2) die viskositeit word verminder

① The viscosity of positive slurry decreases. One of the reasons, adhesive colloid changes in character. There are many reasons for the change, such as strong shear force during slurry transfer, qualitative change of water absorption by binder, structural change and degradation of itself in the process of mixing. The second reason is that the uneven stirring and dispersion leads to the large area settlement of solid materials in the slurry. The third reason is that in the process of stirring, the adhesive is subjected to strong shear force and friction of equipment and living material, and changes in properties at high temperature, resulting in a decrease in viscosity.

Die viskositeit van die negatiewe suspensie neem af. Een van die redes is dat daar onsuiwerhede in CMC gemeng is. Die meeste van die onsuiwerhede in CMC is onoplosbare polimeerhars. Wanneer CMC met kalsium en magnesium mengbaar is, sal die viskositeit daarvan verminder word. Die tweede rede is natriumhidroksimielsellulose, wat hoofsaaklik die kombinasie van C/O is. Die bindingssterkte is baie swak en word maklik deur skuifkrag vernietig. Wanneer die roerspoed te vinnig is of die roertyd te lank is, kan die struktuur van CMC vernietig word. CMC speel ‘n verdikkings- en stabiliserende rol in die negatiewe flodder, en speel ‘n belangrike rol in die verspreiding van grondstowwe. Sodra sy struktuur vernietig is, sal dit onvermydelik flodderafsetting en viskositeitvermindering veroorsaak. Die derde rede is die vernietiging van SBR-binder. In die werklike produksie word CMC en SBR gewoonlik gekies om saam te werk, en hul rolle is anders. SBR speel hoofsaaklik die rol van bindmiddel, maar dit is geneig tot demulsifikasie onder langdurige roering, wat lei tot bindingsmislukking en viskositeitvermindering van suspensie.

(3) Spesiale omstandighede (jellievormig tydige hoog en laag)

In die proses om positiewe pasta voor te berei, verander die pasta soms in jellie. Daar is twee hoofredes hiervoor: eerstens water. As in ag geneem word dat die vogabsorpsie van lewende stowwe en die vogbeheer in die mengproses nie goed is nie, is die vogabsorpsie van grondstowwe of die humiditeit van die mengomgewing hoog, wat lei tot die opname van water deur PVDF in jellie. Tweedens, die pH-waarde van mis of materiaal. Hoe hoër die pH-waarde is, is die beheer van vog strenger, veral die vermenging van hoë nikkel materiale soos NCA en NCM811.

Die viskositeit van flodder fluktueer, een van die redes kan wees dat die flodder nie heeltemal gestabiliseer word in die toetsproses nie, en die viskositeit van flodder word grootliks deur temperatuur beïnvloed. Veral nadat dit teen hoë spoed versprei is, is daar ‘n sekere temperatuurgradiënt in die interne temperatuur van die suspensie, en die viskositeit van verskillende monsters is nie dieselfde nie. Die tweede rede is swak verspreiding van flodder, lewende materiaal, bindmiddel, geleidende middel is nie goeie verspreiding nie, flodder is nie goeie vloeibaarheid nie, natuurlike flodderviskositeit is hoog of laag.

2. Grootte van mis

Nadat die flodder gekombineer is, is dit nodig om die deeltjiegrootte daarvan te meet, en die metode van deeltjiegroottemeting is gewoonlik skrapermetode. Deeltjiegrootte is ‘n belangrike parameter om die flodderkwaliteit te karakteriseer. Deeltjiegrootte het ‘n belangrike invloed op die deklaagproses, rolproses en batteryprestasie. Teoreties, hoe kleiner die flodder is, hoe beter. Wanneer die partikelgrootte te groot is, sal die stabiliteit van flodder aangetas word, sedimentasie, flodder konsekwentheid is swak. In die proses van ekstrusiebedekking sal daar blokkeermateriaal wees, paaldroog na die put, wat probleme met paalkwaliteit tot gevolg het. In die volgende rolproses, as gevolg van die ongelyke spanning in die slegte deklaagarea, is dit maklik om paalbreuk en plaaslike mikro-krake te veroorsaak, wat groot skade aan die fietsryprestasie, verhoudingsverrigting en veiligheidsprestasie van die battery sal veroorsaak.

Positiewe en negatiewe aktiewe stowwe, kleefmiddels, geleidende middels en ander hoofmateriale het verskillende deeltjiegroottes en digthede. In die proses van roer sal daar vermenging, ekstrusie, wrywing, agglomerasie en ander verskillende kontakmodusse wees. In die stadiums van grondstowwe wat geleidelik gemeng word, deur oplosmiddel benat word, groot materiaal breek en geleidelik neig na stabiliteit, sal daar ongelyke materiaalvermenging, swak kleefmiddeloplossing, ernstige agglomerasie van fyn deeltjies, veranderinge in kleefeienskappe en ander toestande wees, wat lei tot die generering van groot deeltjies.

Sodra ons verstaan ​​wat veroorsaak dat die deeltjies verskyn, moet ons hierdie probleme met toepaslike middels aanspreek. Wat die droë poeiervermenging van materiale betref, dink ek persoonlik dat die mengerspoed min invloed het op die mate van droë poeiervermenging, maar hulle het genoeg tyd nodig om die eenvormigheid van droëpoeiermenging te verseker. Nou sommige vervaardigers kies poeieragtige gom en sommige kies vloeibare oplossing goeie gom, twee verskillende gom bepaal die verskillende proses, die gebruik van poeieragtige gom benodig ‘n langer tyd om op te los, anders sal in die laat verskyn swelling, terugspring, viskositeit verandering, ens. agglomerasie tussen fyn deeltjies is onvermydelik, maar ons moet verseker dat daar genoeg wrywing tussen materiale is om die agglomerasiedeeltjies in staat te stel om ekstrusie, verpletterend, bevorderlik vir vermenging te vertoon. Dit vereis dat ons die vastestofinhoud in verskillende stadiums van flodder beheer, te lae vastestofinhoud sal die wrywingverspreiding tussen deeltjies beïnvloed.

3. Solid content of slurry

Die vastestofinhoud van flodder is nou verwant aan die stabiliteit van flodder, dieselfde proses en formule, hoe hoër die vastestofinhoud van flodder, hoe groter is die viskositeit, en omgekeerd. In ‘n sekere reeks, hoe hoër die viskositeit, hoe hoër is die stabiliteit van die suspensie. Wanneer ons die battery ontwerp, lei ons oor die algemeen die dikte van die kernkern af van die kapasiteit van die battery tot die ontwerp van die elektrodeplaat, dus is die ontwerp van die elektrodeplaat slegs verwant aan die oppervlakdigtheid, lewende materiaaldigtheid, dikte en ander parameters. Die parame So, maak die vlak van vastestofinhoud van flodder min saak?

(1) Vastestofinhoud het ‘n sekere invloed op die verbetering van die roerdoeltreffendheid en bedekkingsdoeltreffendheid. Hoe hoër die vastestofinhoud, hoe korter die roertyd, hoe minder oplosmiddelverbruik, hoe hoër is die laagdroogdoeltreffendheid, wat tyd bespaar.

(2) Die vaste inhoud het sekere vereistes vir toerusting. Mis met ‘n hoë vastestofinhoud het ‘n groter verlies aan toerusting, want hoe hoër die vastestofinhoud, hoe ernstiger slyt die toerusting.

(3) Die flodder met ‘n hoë vastestofinhoud is meer stabiel. Die stabiliteitstoetsresultate van sommige flodder (soos in die figuur hieronder getoon) toon dat die TSI (onstabiliteitsindeks) van 1.05 in konvensionele roer hoër is as dié van 0.75 in ‘n hoë-viskositeit-roerproses, dus die flodderstabiliteit verkry deur hoë-viskositeit roerproses is beter as wat deur konvensionele roerproses verkry word. Maar die flodder met ‘n hoë vastestofinhoud sal ook die vloeibaarheid daarvan beïnvloed, wat baie uitdagend is vir die toerusting en tegnici van die deklaagproses.

Die prentjie

(4) Die flodder met ‘n hoë vastestofinhoud kan die dikte tussen die bedekkings verminder en die interne weerstand van die battery verminder.

4. Pulpdigtheid

Die digtheid van grootte is ‘n belangrike parameter om die konsekwentheid van grootte te weerspieël. Die verspreidingseffek van grootte kan geverifieer word deur die digtheid van grootte op verskillende posisies te toets. In hierdie sal nie herhaal word nie, deur die bogenoemde opsomming, ek glo dat ons ‘n goeie elektrode plak.