Ang paghimo ug paghimo sa lithium ion nga baterya usa ka proseso nga suod nga nalambigit sa usa ka lakang sa teknolohiya. Sa kinatibuk-an, ang paghimo sa lithium nga baterya naglakip sa proseso sa paghimo sa electrode, proseso sa pag-assemble sa baterya ug ang katapusan nga pag-injection sa likido, precharge, pagporma ug proseso sa pagkatigulang. Niining tulo ka hugna sa proseso, ang matag proseso mahimong bahinon sa daghang mga yawe nga proseso, ang matag lakang adunay dako nga epekto sa katapusan nga pasundayag sa baterya.

Sa yugto sa proseso, kini mahimong bahinon sa lima ka mga proseso: pag-andam sa pag-paste, pag-paste sa coating, pagpindot sa roller, pagputol ug pagpauga. Sa proseso sa asembliya sa baterya, ug sumala sa lainlaing mga detalye sa baterya ug mga modelo, halos gibahin sa winding, shell, welding ug uban pang mga proseso. Sa katapusan nga yugto sa liquid indeyksiyon, lakip na ang liquid indeyksiyon, tambutso, sealing, prefilling, pagporma, pagkatigulang ug uban pang mga proseso. Ang proseso sa paghimo sa electrode mao ang kinauyokan nga sulud sa tibuuk nga paghimo sa baterya sa lithium, nga adunay kalabotan sa electrochemical performance sa baterya, ug ang kalidad sa slurry labi ka hinungdanon.

Usa, ang sukaranan nga teorya sa slurry

Lithium ion battery electrode slurry mao ang usa ka matang sa fluid, kasagaran mahimong bahinon ngadto sa Newtonian fluid ug non-Newtonian fluid. Lakip niini, ang non-Newtonian fluid mahimong bahinon ngadto sa dilatancy plastic fluid, time dependent non-Newtonian fluid, pseudoplastic fluid ug bingham plastic fluid. Ang Newtonian fluid kay ubos nga viscosity fluid nga dali ma deform ubos sa stress ug ang shear stress kay proporsyonal sa deformation rate. Fluid diin ang shear stress sa bisan unsang punto usa ka linear function sa rate sa shear deformation. Daghang pluwido sa kinaiyahan kay Newtonian fluids. Kadaghanan sa mga lunsay nga likido sama sa tubig ug alkohol, gaan nga lana, ubos nga molekular nga mga solusyon sa compound ug ubos nga tulin nga nagaagay nga mga gas mao ang mga Newtonian nga pluwido.

Ang non-newtonian fluid nagtumong sa fluid nga dili makatagbaw sa eksperimento nga balaod sa viscosity ni Newton, nga mao, ang relasyon tali sa shear stress ug shear strain rate dili linear. Ang mga non-newtonian fluid kay kaylap nga makit-an sa kinabuhi, produksyon ug kinaiyahan. Ang mga solusyon nga gikonsentrar sa polimer ug mga suspensyon sa mga polimer kasagarang dili Newtonian nga mga pluwido. Kadaghanan sa mga biolohikal nga pluwido karon gihubit ingong dili Newtonian nga mga pluwido. Ang mga non-newtonian fluid naglakip sa dugo, lymph, ug cystic fluid, ingon man ang “semi-fluids” sama sa cytoplasm.

Ang electrode slurry gilangkuban sa lainlaing mga hilaw nga materyales nga adunay lainlaing piho nga gibug-aton ug gidak-on sa partikulo, ug gisagol ug gisabwag sa solid-liquid nga hugna. Ang slurry nga naporma usa ka non-Newtonian fluid. Lithium battery slurry mahimong bahinon ngadto sa positibo nga slurry ug negatibo nga slurry duha ka matang, tungod sa slurry sistema (oily, tubig) lain-laing mga, ang kinaiya niini magkalahi. Bisan pa, ang mga mosunud nga mga parameter mahimong magamit aron mahibal-an ang mga kabtangan sa slurry:

1. Viscosity sa slurry

Ang viscosity kay usa ka sukod sa fluid viscosity ug usa ka ekspresyon sa fluid force sa internal friction phenomenon niini. Kung ang likido modagayday, kini nagpatunghag internal friction tali sa mga molekula niini, nga gitawag nga viscosity of liquid. Ang viscosity gipahayag pinaagi sa viscosity, nga gigamit aron mailhan ang resistensya nga hinungdan nga may kalabotan sa mga kabtangan sa likido. Ang viscosity gibahin sa dynamic viscosity ug conditional viscosity.

Ang viscosity gihubit isip Usa ka parisan sa parallel nga mga plato, lugar A, Dr Apart, puno sa A liquid. Karon i-apply ang usa ka thrust F sa ibabaw nga plato aron makahimo og usa ka pagbag-o sa tulin nga DU. Tungod kay ang viscosity sa liquid pagbalhin niini nga pwersa layer pinaagi sa layer, ang matag layer sa liquid usab nagalihok sumala niana, nga nagporma sa usa ka tulin nga gradient du / Dr, nga gitawag shear rate, nga girepresentahan sa R ​​’. Ang F/A gitawag nga shear stress, gipahayag isip τ. Ang relasyon tali sa shear rate ug shear stress mao ang mosunod:

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

Ang Newtonian fluid nahiuyon sa pormula ni Newton, ang viscosity nalangkit lamang sa temperatura, dili sa shear rate, τ kay proporsyonal sa D.

Ang dili-newtonian nga mga pluwido wala mahiuyon sa pormula ni Newton τ/D=f(D). Ang viscosity sa gihatag nga τ/D kay ηa, nga gitawag ug dayag nga viscosity. Ang viscosity sa non-Newtonian liquids nagdepende dili lamang sa temperatura, kondili sa shear rate, oras, ug shear thinning o shear thickening.

2. Slurry nga mga kabtangan

Ang slurry usa ka non-Newtonian fluid, nga usa ka solid-liquid mixture. Aron makab-ot ang mga kinahanglanon sa sunod nga proseso sa taklap, slurry kinahanglan nga adunay sa mosunod nga tulo ka mga kinaiya:

① Maayong liquidity. Ang pagka-fluid mahimong maobserbahan pinaagi sa pagpalihok sa slurry ug pagtugot niini nga modagayday nga natural. Ang maayo nga pagpadayon, padayon nga off ug off nagpasabut nga maayo nga pagkatubig. Ang pagka-fluid may kalabutan sa solid nga sulod ug viscosity sa slurry,

(2) pagpatag. Ang kahapsay sa slurry nakaapekto sa pagkatag ug pagkaparehas sa coating.

③ Rheology. Rheology nagtumong sa deformation kinaiya sa slurry sa dagan, ug ang mga kabtangan makaapekto sa kalidad sa poste sheet.

3. Slurry dispersion nga pundasyon

Lithium ion battery electrode manufacturing, cathode paste pinaagi sa adhesive, conductive ahente, cathode materyal nga komposisyon; Ang negatibo nga paste gilangkuban sa adhesive, graphite powder ug uban pa. Ang pag-andam sa positibo ug negatibo nga slurry naglakip sa usa ka serye sa mga teknolohikal nga proseso, sama sa pagsagol, pagtunaw ug pagsabwag tali sa likido ug likido, likido ug solid nga mga materyales, ug giubanan sa mga pagbag-o sa temperatura, viscosity ug palibot niini nga proseso. Ang proseso sa pagsagol ug pagkatibulaag sa lithium ion battery slurry mahimong bahinon ngadto sa macro mixing process ug micro dispersion process, nga kanunay giubanan sa tibuok proseso sa lithium ion battery slurry nga pag-andam. Ang pag-andam sa slurry kasagaran moagi sa mosunod nga mga yugto:

① Pagsagol sa uga nga powder. Ang mga partikulo magkontakay sa usag usa sa porma sa mga tuldok, tuldok, eroplano, ug linya,

② Semi-uga nga mud kneading stage. Niini nga yugto, human ang uga nga pulbos gisagol nga parehas, ang binder liquid o solvent idugang, ug ang hilaw nga materyal basa ug lapok. Human sa kusog nga pagpalihok sa mixer, ang materyal gipailalom sa paggunting ug friction sa mekanikal nga pwersa, ug adunay internal friction tali sa mga partikulo. Ubos sa matag puwersa, ang mga partikulo sa hilaw nga materyal lagmit nga nagkatibulaag kaayo. Kini nga yugto adunay hinungdanon kaayo nga epekto sa gidak-on ug viscosity sa nahuman nga slurry.

③ Ang yugto sa pagtunaw ug pagsabwag. Human sa pagmasa, hinayhinay nga gidugang ang solvent aron ma-adjust ang slurry viscosity ug solid content. Sa niini nga yugto, ang pagkatibulaag ug agglomeration coexist, ug sa katapusan pagkab-ot sa kalig-on. Niini nga yugto, ang pagkatibulaag sa mga materyales nag-una nga apektado sa mekanikal nga pwersa, frictional nga pagsukol tali sa powder ug likido, high-speed dispersion shear force, ug ang epekto nga interaksyon tali sa slurry ug container wall.

Ang litrato

Pag-analisar sa mga parameter nga nakaapekto sa mga kabtangan sa slurry

Kini usa ka hinungdanon nga indeks aron masiguro ang pagkamakanunayon sa baterya sa proseso sa paghimo sa baterya nga ang slurry kinahanglan adunay maayo nga kalig-on. Uban sa katapusan sa hiniusa nga slurry, pagsagol paghunong, slurry makita settlement, flocculation ug uban pang mga panghitabo, nga miresulta sa dako nga mga partikulo, nga adunay usa ka mas dako nga epekto sa sunod-sunod nga sapaw ug uban pang mga proseso. Ang nag-unang mga parameter sa kalig-on sa slurry mao ang fluidity, viscosity, solid content ug density.

1. Viscosity sa slurry

Ang lig-on ug angay nga viscosity sa electrode paste importante kaayo sa proseso sa coating sa electrode sheet. Ang viscosity taas kaayo o ubos kaayo dili angay sa polar piece coating, ang slurry nga adunay taas nga viscosity dili sayon ​​​​sa pag-precipitate ug ang dispersion mahimong mas maayo, apan ang taas nga viscosity dili maayo sa leveling effect, dili maayo sa coating; Ang viscosity nga ubos kaayo dili maayo, ang viscosity gamay, bisan ang slurry flow maayo, apan kini lisud nga mamala, pagpakunhod sa pa-uga nga efficiency sa coating, coating cracking, slurry particle agglomeration, surface density consistency dili maayo.

Ang problema nga kasagaran mahitabo sa atong proseso sa produksyon mao ang pagbag-o sa viscosity, ug ang “pagbag-o” dinhi mahimong bahinon ngadto sa dayon nga pagbag-o ug static nga pagbag-o. Ang lumalabay nga pagbag-o nagtumong sa kusog nga pagbag-o sa proseso sa pagsulay sa viscosity, ug ang static nga pagbag-o nagtumong sa pagbag-o sa viscosity pagkahuman sa usa ka yugto sa panahon. Ang viscosity lainlain gikan sa taas hangtod sa ubos, gikan sa taas hangtod sa ubos. Sa kinatibuk-an sa pagsulti, ang mga nag-unang mga butang nga naka-apekto sa slurry viscosity mao ang katulin sa pagsagol slurry, kontrol sa panahon, han-ay sa mga sangkap, temperatura sa kinaiyahan ug humidity, ug uban pa. Ang viscosity sa slurry hinungdanon nga gitino sa binder. Hunahunaa nga kung wala ang binder nga PVDF/CMC/SBR (FIG. 2, 3), o kung ang binder dili maayo nga maghiusa sa buhi nga butang, ang solid live matter ba ug ang conductive agent mahimong usa ka non-Newtonian fluid nga adunay uniporme nga sapaw? ayaw! Busa, sa pag-analisar ug pagsulbad sa rason sa slurry viscosity kausaban, kita kinahanglan nga magsugod gikan sa kinaiya sa binder ug slurry pagkatibulaag degree.

Ang litrato

FIG. 2. Molecular structure sa PVDF

Ang litrato

Figure 3. Molecular nga pormula sa CMC

(1) ang viscosity nagdugang

Ang lainlaing mga sistema sa slurry adunay lainlaing mga lagda sa pagbag-o sa viscosity. Sa pagkakaron, ang mainstream slurry system mao ang positive slurry PVDF/NMP oily system, ug ang negatibong slurry mao ang graphite/CMC/SBR aqueous system.

① Ang viscosity sa positive slurry motaas human sa usa ka yugto sa panahon. Ang usa ka rason (mubo nga pagbutang sa panahon) mao nga ang tulin sa pagsagol sa slurry kusog kaayo, ang binder dili hingpit nga matunaw, ug ang PVDF powder hingpit nga matunaw human sa usa ka yugto sa panahon, ug ang viscosity nagdugang. Sa kinatibuk-an nga pagsulti, ang PVDF nanginahanglan labing menos 3 ka oras aron hingpit nga matunaw, bisan kung unsa ka paspas ang katulin sa pagpalihok dili makabag-o sa kini nga hinungdan nga nakaimpluwensya, ang gitawag nga “pagdali naghimo sa basura”. Ang ikaduha nga rason (dugay nga panahon) mao nga sa proseso sa slurry nga pagbarog, ang colloid mausab gikan sa sol state ngadto sa gel state. Niini nga panahon, kung kini homogenized sa usa ka hinay nga tulin, ang viscosity niini mahimong ibalik. Ang ikatulo nga rason mao nga ang usa ka espesyal nga estraktura naporma tali sa colloid ug buhi nga materyal ug conductive ahente nga mga partikulo. Kini nga kahimtang dili na mabalik, ug ang slurry viscosity dili na mapasig-uli human sa pagdugang.

Ang viscosity sa negatibo nga slurry nagdugang. Ang viscosity sa negatibo nga slurry nag-una tungod sa pagkaguba sa molekular nga istruktura sa binder, ug ang viscosity sa slurry nadugangan pagkahuman sa oksihenasyon sa fracture sa molekular nga kadena. Kung ang materyal sobra nga nagkatibulaag, ang gidak-on sa partikulo mokunhod pag-ayo, ug ang viscosity sa slurry madugangan usab.

(2) ang viscosity mikunhod

① Ang viscosity sa positibo nga slurry mikunhod. Usa sa mga rason, adhesive colloid kausaban sa kinaiya. Adunay daghang mga hinungdan sa pagbag-o, sama sa kusog nga paggunting nga puwersa sa panahon sa pagbalhin sa slurry, pagbag-o sa kalidad sa pagsuyup sa tubig pinaagi sa binder, pagbag-o sa istruktura ug pagkadaot sa kaugalingon sa proseso sa pagsagol. Ang ikaduha nga rason mao nga ang dili patas nga pagpalihok ug pagkatibulaag modala ngadto sa dako nga dapit settlement sa solid nga mga materyales sa slurry. Ang ikatulo nga rason mao nga sa proseso sa stirring, ang papilit gipailalom sa lig-on nga paggunting nga pwersa ug friction sa mga ekipo ug buhi nga materyal, ug mga kausaban sa mga kabtangan sa taas nga temperatura, nga miresulta sa usa ka pagkunhod sa viscosity.

Ang viscosity sa negatibo nga slurry mikunhod. Usa sa mga hinungdan mao nga adunay mga hugaw nga gisagol sa CMC. Kadaghanan sa mga hugaw sa CMC mao ang dili matunaw nga polymer resin. Kung ang CMC masagol sa calcium ug magnesium, ang viscosity niini mokunhod. Ang ikaduha nga rason mao ang sodium hydroxymethyl cellulose, nga kasagaran ang kombinasyon sa C/O. Ang kalig-on sa bugkos huyang kaayo ug daling maguba sa puwersa sa paggunting. Kung ang kusog sa pagpalihok kusog kaayo o ang oras sa pagpalihok labi ka taas, ang istruktura sa CMC mahimong maguba. Ang CMC adunay usa ka pagpalapot ug pagpalig-on nga papel sa negatibo nga slurry, ug adunay hinungdanon nga papel sa pagsabwag sa mga hilaw nga materyales. Sa higayon nga maguba na ang estraktura niini, dili kalikayan nga moresulta kini sa slurry settlement ug pagkunhod sa viscosity. Ang ikatulo nga rason mao ang pagkaguba sa SBR binder. Sa aktuwal nga produksiyon, ang CMC ug SBR kasagarang gipili nga magtinabangay, ug lahi ang ilang mga tahas. Ang SBR nag-una nga nagdula sa papel sa binder, apan kini dali nga demulsification ubos sa dugay nga pagpalihok, nga miresulta sa pagkapakyas sa bugkos ug pagkunhod sa viscosity sa slurry.

(3) Espesyal nga mga kahimtang (jelly-shaped tukma sa panahon nga taas ug ubos)

Sa proseso sa pag-andam sa positibo nga paste, ang paste usahay mahimong jelly. Adunay duha ka pangunang hinungdan niini: una, tubig. Gikonsiderar nga ang pagsuyup sa umog sa buhi nga mga butang ug ang pagkontrol sa kaumog sa proseso sa pagsagol dili maayo, ang pagsuyup sa umog sa mga hilaw nga materyales o ang humidity sa panagsagol nga palibot taas, nga miresulta sa pagsuyup sa tubig sa PVDF ngadto sa jelly. Ikaduha, ang pH nga bili sa slurry o materyal. Kon mas taas ang pH value, mas estrikto ang pagkontrol sa kaumog, ilabina ang pagsagol sa taas nga nickel materials sama sa NCA ug NCM811.

Ang viscosity sa slurry nag-usab-usab, usa sa mga rason mahimo nga ang slurry dili hingpit nga mapalig-on sa proseso sa pagsulay, ug ang viscosity sa slurry apektado kaayo sa temperatura. Ilabi na pagkahuman sa pagkatibulaag sa taas nga tulin, adunay usa ka piho nga gradient sa temperatura sa internal nga temperatura sa slurry, ug ang viscosity sa lainlaing mga sample dili parehas. Ang ikaduha nga rason mao ang dili maayo nga pagkatibulaag sa slurry, buhi nga materyal, binder, conductive ahente mao ang dili maayo nga pagkatibulaag, slurry mao ang dili maayo nga fluidity, natural nga slurry viscosity taas o ubos.

2. Gidak-on sa slurry

Human mahiusa ang slurry, gikinahanglan nga sukdon ang gidak-on sa partikulo niini, ug ang pamaagi sa pagsukod sa gidak-on sa partikulo sagad nga paagi sa scraper. Ang gidak-on sa partikulo usa ka hinungdanon nga parameter aron mailhan ang kalidad sa slurry. Ang gidak-on sa partikulo adunay importante nga impluwensya sa proseso sa pagtabon, proseso sa pagligid ug performance sa baterya. Sa teoriya, ang gamay nga gidak-on sa slurry, mas maayo. Kung ang gidak-on sa partikulo dako kaayo, ang kalig-on sa slurry maapektuhan, ang sedimentation, ang pagkamakanunayon sa slurry dili maayo. Sa proseso sa extrusion coating, adunay blocking material, poste nga uga human sa pitting, nga moresulta sa mga problema sa kalidad sa poste. Sa mosunod nga proseso sa rolling, tungod sa dili patas nga kapit-os sa dili maayo nga coating area, kini sayon ​​nga hinungdan sa poste breakage ug lokal nga micro-cracks, nga hinungdan sa dakong kadaot sa cycling performance, ratio performance ug kaluwasan performance sa battery.

Positibo ug negatibo nga aktibo nga mga sangkap, adhesives, conductive ahente ug uban pang mga nag-unang mga materyales adunay lain-laing mga gidak-on sa partikulo ug densidad. Sa proseso sa stirring, adunay pagsagol, extrusion, friction, agglomeration ug uban pang lain-laing mga contact mode. Sa mga yugto sa mga hilaw nga materyales nga anam-anam nga gisagol, gibasa sa solvent, dako nga materyal nga pagkaguba ug anam-anam nga nag-atiman sa kalig-on, adunay dili patas nga pagsagol sa materyal, dili maayo nga pagtunaw sa adhesive, seryoso nga pagtipon sa mga lino nga fino nga mga partikulo, mga pagbag-o sa mga kabtangan sa adhesive ug uban pang mga kondisyon, nga mahimong modala ngadto sa kaliwatan sa dagkong mga partikulo.

Kung nahibal-an na naton kung unsa ang hinungdan sa pagpakita sa mga partikulo, kinahanglan naton sulbaron kini nga mga problema sa angay nga mga tambal. Sama sa alang sa uga nga powder nga pagsagol sa mga materyales, ako personal nga naghunahuna nga ang mixer speed adunay gamay nga impluwensya sa ang-ang sa uga nga powder mixing, apan nagkinahanglan sila og igong panahon aron maseguro ang pagkaparehas sa dry powder mixing. Karon ang pipila ka mga tiggama mipili sa powdery adhesive ug ang uban nagpili sa liquid solution nga maayo nga adhesive, duha ka lain-laing mga adhesive ang nagtino sa lain-laing proseso, ang paggamit sa powdery adhesive nagkinahanglan og mas taas nga panahon sa pag-dissolve, kon dili sa ulahing bahin makita ang paghubag, rebound, pagbag-o sa viscosity, ug uban pa. agglomeration tali sa lino nga fino nga mga partikulo mao ang dili kalikayan, apan kita kinahanglan nga sa pagsiguro nga adunay igo nga friction sa taliwala sa mga materyales nga makahimo sa agglomeration partikulo sa pagpakita extrusion, pagdugmok, conducive sa pagsagol. Kini nagkinahanglan kanato sa pagkontrolar sa solid sulod sa lain-laing mga yugto sa slurry, ubos kaayo solid sulod makaapekto sa friction pagkatibulaag tali sa mga partikulo.

3. Solid nga sulod sa slurry

Ang solid nga sulod sa slurry suod nga nalangkit sa kalig-on sa slurry, parehas nga proseso ug pormula, mas taas ang solid content sa slurry, mas dako ang viscosity, ug vice versa. Sa usa ka piho nga range, kung mas taas ang viscosity, mas taas ang kalig-on sa slurry. Kung gidesinyo namon ang baterya, sa kasagaran among mahibal-an ang gibag-on sa kinauyokan-kinauyokan gikan sa kapasidad sa baterya hangtod sa disenyo sa electrode sheet, mao nga ang disenyo sa electrode sheet nalangkit lamang sa densidad sa nawong, densidad sa buhi nga butang, gibag-on. ug uban pang mga parameter. Ang mga parameter sa electrode sheet gi-adjust sa coater ug roller press, ug ang solid content sa slurry walay direktang impluwensya niini. Busa, gamay ra ba ang lebel sa solidong sulud sa slurry?

(1) Ang solid nga sulod adunay usa ka piho nga impluwensya sa pagpalambo sa stirring efficiency ug coating efficiency. Ang mas taas nga solid content, mas mubo ang stirring time, mas gamay ang solvent consumption, mas taas ang coating drying efficiency, makadaginot sa oras.

(2) Ang solid nga sulud adunay piho nga mga kinahanglanon alang sa kagamitan. Ang slurry nga adunay taas nga solid content adunay mas taas nga pagkawala sa mga ekipo, tungod kay kung mas taas ang solid content, mas seryoso ang pagsul-ob sa kagamitan.

(3) Ang slurry nga adunay taas nga solid content mas lig-on. Ang mga resulta sa pagsulay sa kalig-on sa pipila nga mga slurry (sama sa gipakita sa numero sa ubos) nagpakita nga ang TSI (instability index) sa 1.05 sa conventional stirring mas taas kay sa 0.75 sa high-viscosity stirring process, mao nga ang slurry stability nga nakuha pinaagi sa high-viscosity Ang proseso sa pagkutaw mas maayo kaysa nakuha sa naandan nga proseso sa pagkutaw. Apan ang slurry nga adunay taas nga solid content makaapekto usab sa fluidity niini, nga lisud kaayo alang sa mga ekipo ug mga teknisyan sa proseso sa coating.

Ang litrato

(4) Ang slurry nga adunay taas nga solid content makapakunhod sa gibag-on tali sa mga coatings ug makapakunhod sa internal nga pagsukol sa baterya.

4. Densidad sa pulp

Ang densidad sa gidak-on usa ka importante nga parameter aron mapakita ang pagkamakanunayon sa gidak-on. Ang dispersion nga epekto sa gidak-on mahimong mapamatud-an pinaagi sa pagsulay sa densidad sa gidak-on sa lain-laing mga posisyon. Sa niini nga dili gisubli, pinaagi sa sa ibabaw summary, ako nagtuo nga kita nag-andam sa usa ka maayo nga electrode Paste.