A lítium-ion akkumulátor gyártása és gyártása egy technológiai lépéssel szorosan összefüggő folyamat. Összességében a lítium akkumulátor gyártása magában foglalja az elektródák gyártási folyamatát, az akkumulátor összeszerelési folyamatát és a végső folyadék befecskendezési, előtöltési, képződési és öregedési folyamatot. A folyamat ezen három szakaszában minden folyamat több kulcsfontosságú folyamatra osztható, mindegyik lépés nagy hatással lesz az akkumulátor végső teljesítményére.

A folyamat szakaszában öt folyamatra osztható: paszta előkészítése, paszta bevonása, hengeres préselés, vágás és szárítás. Az akkumulátor-összeszerelési folyamatban és a különböző akkumulátor-specifikációk és -modellek szerint nagyjából fel lehet osztani tekercselésre, héjra, hegesztésre és egyéb folyamatokra. A folyadék befecskendezésének utolsó szakaszában, beleértve a folyadék befecskendezését, elszívását, tömítését, előtöltését, formálását, öregítését és egyéb folyamatokat. Az elektróda gyártási folyamata a teljes lítium akkumulátor gyártás lényege, ami az akkumulátor elektrokémiai teljesítményéhez kapcsolódik, és különösen fontos a hígtrágya minősége.

Az egyik, a hígtrágya alapelmélete

A lítium-ion akkumulátor elektróda szuszpenziója egyfajta folyadék, általában newtoni és nem newtoni folyadékra osztható. Ezek közül a nem-newtoni folyadékot dilatáns műanyag folyadékra, időfüggő nem-newtoni folyadékra, pszeudoplasztikus folyadékra és binghami műanyag folyadékra oszthatjuk. A newtoni folyadék alacsony viszkozitású folyadék, amely feszültség hatására könnyen deformálódik, és a nyírófeszültség arányos az alakváltozási sebességgel. Folyadék, amelyben a nyírófeszültség bármely ponton a nyírási deformáció sebességének lineáris függvénye. A természetben sok folyadék newtoni folyadék. A legtöbb tiszta folyadék, mint például a víz és az alkohol, a könnyű olaj, az alacsony molekulatömegű vegyületek oldatai és a kis sebességgel áramló gázok newtoni folyadékok.

A nem-newtoni folyadék azt a folyadékot jelenti, amely nem felel meg a Newton-féle kísérleti viszkozitási törvénynek, vagyis a nyírófeszültség és a nyírási alakváltozási sebesség közötti kapcsolat nem lineáris. A nem newtoni folyadékok széles körben megtalálhatók az életben, a termelésben és a természetben. A polimerek koncentrált oldatai és szuszpenziói általában nem newtoni folyadékok. A legtöbb biológiai folyadékot ma már nem newtoni folyadékként határozzák meg. A nem newtoni folyadékok közé tartoznak a vér, a nyirok és a cisztás folyadékok, valamint a „félfolyadékok”, például a citoplazma.

Az elektródiza-szuszpenzió különféle fajsúlyú és részecskeméretű nyersanyagokból áll, és szilárd-folyékony fázisban keverik és diszpergálják. A képződött iszap nem newtoni folyadék. A lítium akkumulátor iszap kétféle pozitív és negatív iszapra osztható, mivel a hígtrágyarendszer (olajos, víz) eltérő, jellege eltérő lesz. Azonban a következő paraméterek használhatók a hígtrágya tulajdonságainak meghatározására:

1. A hígtrágya viszkozitása

A viszkozitás a folyadék viszkozitásának mértéke, és a folyadék erő kifejeződése a belső súrlódási jelenségre. Amikor a folyadék áramlik, belső súrlódást hoz létre a molekulái között, amit a folyadék viszkozitásának nevezünk. A viszkozitást a viszkozitás fejezi ki, amely a folyadék tulajdonságaival kapcsolatos ellenállási tényező jellemzésére szolgál. A viszkozitást dinamikus viszkozitásra és feltételes viszkozitásra osztják.

A viszkozitást úgy határozzuk meg, mint egy pár párhuzamos lemez, A területtel, Dr Apart, A folyadékkal töltve. Most alkalmazzon F tolóerőt a felső lemezre a DU sebességváltozás eléréséhez. Mivel a folyadék viszkozitása ezt az erőt rétegről rétegre adja át, minden folyadékréteg ennek megfelelően mozog, és egy du/ Dr sebességgradiens alakul ki, amelyet nyírási sebességnek nevezünk, és amelyet R’ jelképez. Az F/A-t nyírófeszültségnek nevezzük, τ-ban kifejezve. A nyírási sebesség és a nyírófeszültség közötti összefüggés a következő:

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

A newtoni folyadék megfelel a Newton-képletnek, a viszkozitás csak a hőmérséklettel függ össze, a nyírási sebességgel nem, τ arányos D-vel.

A nem-newtoni folyadékok nem felelnek meg a τ/D=f(D) Newton-képletnek. A viszkozitás adott τ/D mellett ηa, amit látszólagos viszkozitásnak nevezünk. A nem newtoni folyadékok viszkozitása nemcsak a hőmérséklettől függ, hanem a nyírási sebességtől, az időtől és a nyírási elvékonyodástól vagy nyírási vastagodástól is.

2. A hígtrágya tulajdonságai

A hígtrágya egy nem newtoni folyadék, amely szilárd-folyékony keverék. Annak érdekében, hogy megfeleljen a következő bevonási folyamat követelményeinek, a hígtrágyának a következő három jellemzővel kell rendelkeznie:

① Jó likviditás. A folyékonyság úgy figyelhető meg, ha a zagyot felrázzuk, és hagyjuk természetes úton folyni. A jó folytonosság, a folyamatos ki- és kikapcsolás jó likviditást jelent. A folyékonyság a hígtrágya szilárdanyag-tartalmával és viszkozitásával függ össze,

(2) szintezés. A hígtrágya simasága befolyásolja a bevonat simaságát és egyenletességét.

③ Reológia. A reológia az áramlási hígtrágya alakváltozási jellemzőit jelenti, és tulajdonságai befolyásolják a póluslemez minőségét.

3. Zagyos diszperziós alapozó

Lítium-ion akkumulátor elektródák gyártása, katód paszta ragasztóval, vezető anyag, katód anyagösszetétel; A negatív paszta ragasztóból, grafitporból és így tovább. A pozitív és negatív szuszpenzió készítése számos technológiai folyamatot foglal magában, mint például a folyékony és folyékony, folyékony és szilárd anyagok közötti keverést, feloldást és diszpergálást, és ebben a folyamatban hőmérséklet-, viszkozitás- és környezetváltozások kísérik. A lítium-ion akkumulátor iszap keverési és diszperziós folyamata makrokeverési és mikrodiszperziós folyamatra osztható, amelyeket mindig a lítium-ion akkumulátor iszap elkészítésének teljes folyamata kísér. A hígtrágya előkészítése általában a következő szakaszokon megy keresztül:

① Száraz porkeverés. A részecskék pontok, pontok, síkok és vonalak formájában érintkeznek egymással,

② Félszáraz iszapdagasztási szakasz. Ebben a szakaszban a száraz por egyenletes elkeverése után hozzáadjuk a kötőanyagot vagy oldószert, és a nyersanyag nedves és sáros lesz. A keverő erős keverése után az anyagot mechanikai erő nyíró és súrlódása éri, és belső súrlódás lép fel a részecskék között. Minden erő hatására a nyersanyagrészecskék erősen szétszóródnak. Ez a szakasz nagyon fontos hatással van a kész iszap méretére és viszkozitására.

③ Hígítási és diszperziós szakasz. A dagasztás után az oldószert lassan adagoljuk a szuszpenzió viszkozitásának és szilárdanyag-tartalmának beállítására. Ebben a szakaszban a diszperzió és az agglomeráció együtt létezik, és végül eléri a stabilitást. Ebben a szakaszban az anyagok diszperzióját elsősorban a mechanikai erő, a por és a folyadék közötti súrlódási ellenállás, a nagy sebességű diszperziós nyíróerő, valamint a zagy és a tartály fala közötti ütési kölcsönhatás befolyásolja.

A kép

A hígtrágya tulajdonságait befolyásoló paraméterek elemzése

Fontos mutató az akkumulátor konzisztenciájának biztosítására az akkumulátorgyártás folyamatában, hogy a hígtrágya jó stabilitású legyen. A kombinált zagy végével a keveredés leáll, a szuszpenzió ülepedés, pelyhesedés és egyéb jelenségek jelennek meg, amelyek nagy részecskéket eredményeznek, amelyek nagyobb hatással lesznek a későbbi bevonási és egyéb folyamatokra. A zagy stabilitásának fő paraméterei a folyékonyság, viszkozitás, szilárdanyag-tartalom és sűrűség.

1. A hígtrágya viszkozitása

Az elektródapaszta stabil és megfelelő viszkozitása nagyon fontos az elektródalap bevonási folyamatában. A túl magas vagy túl alacsony viszkozitás nem kedvez a poláris darab bevonatnak, a nagy viszkozitású iszap nem könnyen kicsapódik, és a diszperzió is jobb lesz, de a magas viszkozitás nem kedvez a kiegyenlítő hatásnak, nem kedvez a bevonatnak; A túl alacsony viszkozitás nem jó, a viszkozitás alacsony, bár a szuszpenzió áramlása jó, de nehezen szárad, csökkenti a bevonat szárítási hatékonyságát, a bevonat repedése, az iszaprészecskék agglomerációja, a felületi sűrűség konzisztenciája nem jó.

A gyártási folyamatunkban gyakran előforduló probléma a viszkozitás változása, és az itteni „változás” pillanatnyi változásra és statikus változásra osztható. A tranziens változás a viszkozitásvizsgálati folyamat drasztikus változására utal, a statikus változás pedig egy bizonyos idő elteltével bekövetkező viszkozitásváltozásra. A viszkozitás a magastól az alacsonyig, a magastól az alacsonyig változik. Általánosságban elmondható, hogy a hígtrágya viszkozitását befolyásoló fő tényezők a hígtrágya keverési sebessége, időszabályozás, az összetevők sorrendje, a környezet hőmérséklete és páratartalma, stb. Sok tényező van, amikor a viszkozitás változásával találkozunk, hogyan kell elemezni és megoldani? A zagy viszkozitását alapvetően a kötőanyag határozza meg. Képzeljük el, hogy a PVDF/CMC/SBR kötőanyag nélkül (2., 3. ÁBRA), vagy ha a kötőanyag nem egyesíti jól az élőanyagot, akkor a szilárd élőanyag és a vezetőszer egy nem newtoni, egyenletes bevonatú folyadékot alkot? Ne tedd! Ezért a hígtrágya viszkozitás változásának okának elemzéséhez és megoldásához a kötőanyag és a zagy diszperziós fok természetéből kell kiindulni.

A kép

ÁBRA. 2. A PVDF molekuláris szerkezete

A kép

3. ábra A CMC molekulaképlete

(1) a viszkozitás nő

A különböző zagyrendszereknek eltérő viszkozitásváltozási szabályai vannak. Jelenleg a főáramú iszaprendszer a pozitív zagyos PVDF/NMP olajos rendszer, a negatív iszap pedig a grafit/CMC/SBR vizes rendszer.

① A pozitív iszap viszkozitása egy idő után megnő. Az egyik ok (rövid idejű elhelyezés) az, hogy a hígtrágya keverési sebessége túl gyors, a kötőanyag nem oldódik fel teljesen, és a PVDF por egy idő után teljesen feloldódik, és a viszkozitás nő. Általánosságban elmondható, hogy a PVDF-nek legalább 3 órára van szüksége a teljes feloldódáshoz, bármilyen gyors is a keverési sebesség nem tudja megváltoztatni ezt a befolyásoló tényezőt, az úgynevezett „sietség pazarol”. A második ok (hosszú ideig), hogy a szuszpenziós állás során a kolloid szol állapotból gél állapotba kerül. Ekkor, ha lassú sebességgel homogenizáljuk, viszkozitása visszaállítható. A harmadik ok, hogy a kolloid és az élő anyag, valamint a vezetőképes ágens részecskék között speciális szerkezet alakul ki. Ez az állapot visszafordíthatatlan, és a zagy viszkozitása növelés után nem állítható vissza.

A negatív iszap viszkozitása megnő. A negatív szuszpenzió viszkozitását elsősorban a kötőanyag molekulaszerkezetének tönkremenetele okozza, a szuszpenzió viszkozitása pedig a molekulalánctörés oxidációja után növekszik. Ha az anyagot túlzottan szétszórják, a szemcseméret nagymértékben csökken, és a zagy viszkozitása is megnő.

(2) a viszkozitás csökken

① A pozitív iszap viszkozitása csökken. Ennek egyik oka a ragasztókolloid karakterének megváltozása. A változásnak számos oka van, mint például az erős nyíróerő a szuszpenzió átvitele során, a kötőanyag általi vízfelvétel minőségi változása, szerkezeti változás és önmaga lebomlása a keverési folyamat során. A második ok, hogy az egyenetlen keverés és diszperzió a szilárd anyagok nagy területű leülepedéséhez vezet a zagyban. A harmadik ok az, hogy a keverés során a ragasztót erős nyíróerőnek és a berendezés és az élő anyag súrlódásának, valamint magas hőmérsékleten a tulajdonságok változásának teszik ki, ami a viszkozitás csökkenését eredményezi.

A negatív zagy viszkozitása csökken. Ennek egyik oka az, hogy a CMC-ben szennyeződések keverednek. A CMC-ben lévő szennyeződések többsége oldhatatlan polimer gyanta. Ha a CMC elegyedik kalciummal és magnéziummal, a viszkozitása csökken. A második ok a nátrium-hidroxi-metil-cellulóz, amely főként a C/O kombinációja. A kötési szilárdság nagyon gyenge, és nyíróerő hatására könnyen tönkremegy. Ha a keverési sebesség túl gyors vagy a keverési idő túl hosszú, a CMC szerkezete tönkremehet. A CMC sűrítő és stabilizáló szerepet játszik a negatív zagyban, valamint fontos szerepet játszik a nyersanyagok diszperziójában. Miután szerkezete megsemmisül, elkerülhetetlenül hígtrágya ülepedést és viszkozitáscsökkenést okoz. A harmadik ok az SBR kötőanyag megsemmisülése. A tényleges gyártás során a CMC-t és az SBR-t általában úgy választják ki, hogy együttműködjenek, és szerepük eltérő. Az SBR főként kötőanyag szerepét tölti be, de hajlamos a demulzifikációra hosszan tartó keverés mellett, ami a kötés tönkremeneteléhez és az iszap viszkozitásának csökkenéséhez vezet.

(3) Különleges körülmények (zselé alakú, időszerű magas és alacsony)

A pozitív paszta készítése során a paszta néha zselévé válik. Ennek két fő oka van: először is a víz. Tekintettel arra, hogy az élő anyagok nedvességfelvétele és a keverési folyamatban a nedvességszabályozás nem megfelelő, a nyersanyagok nedvességfelvétele vagy a keverési környezet páratartalma magas, ami azt eredményezi, hogy a PVDF a vizet zselébe abszorbeálja. Másodszor, a hígtrágya vagy az anyag pH-értéke. Minél magasabb a pH-érték, annál szigorúbb a nedvesség szabályozása, különösen a magas nikkeltartalmú anyagok, például az NCA és az NCM811 keverésekor.

A hígtrágya viszkozitása ingadozik, ennek egyik oka az lehet, hogy a hígtrágya nem stabilizálódik teljesen a vizsgálati folyamat során, és a hígtrágya viszkozitását nagymértékben befolyásolja a hőmérséklet. Különösen nagy sebességgel történő diszpergálás után van bizonyos hőmérsékleti gradiens a zagy belső hőmérsékletében, és a különböző minták viszkozitása nem azonos. A második ok a szuszpenzió, az élő anyag, a kötőanyag, a vezetőanyag nem jó diszperziója, a zagy nem jó a folyékonysága, a természetes zagy viszkozitása magas vagy alacsony.

2. A hígtrágya mérete

A hígtrágya egyesítése után meg kell mérni a szemcseméretét, a szemcseméret mérésének módszere általában kaparós módszer. A szemcseméret fontos paraméter a hígtrágya minőségének jellemzésére. A részecskeméret jelentős hatással van a bevonási folyamatra, a hengerlési folyamatra és az akkumulátor teljesítményére. Elméletileg minél kisebb a zagy mérete, annál jobb. Ha a részecskeméret túl nagy, az befolyásolja a hígtrágya stabilitását, az ülepedés és a zagy konzisztenciája gyenge. Az extrudálásos bevonat során blokkolóanyag lesz, a pólus megszárad a lyukasztás után, ami pólusminőségi problémákat okoz. A következő hengerlési folyamatban a rossz bevonat területén az egyenetlen feszültség miatt könnyen pólustörés és helyi mikrorepedések keletkezhetnek, amelyek nagymértékben rontják az akkumulátor kerékpározási teljesítményét, arányteljesítményét és biztonsági teljesítményét.

A pozitív és negatív hatóanyagok, ragasztók, vezető szerek és egyéb fő anyagok eltérő szemcsemérettel és sűrűséggel rendelkeznek. A keverés során keverés, extrudálás, súrlódás, agglomeráció és egyéb különböző érintkezési módok lépnek fel. A nyersanyagok fokozatos keverésének, oldószerrel nedvesedésének, nagy anyagtörésnek és fokozatosan a stabilitás felé hajló szakaszainak szakaszában az anyagok egyenetlen keveredését, rossz ragasztóoldódást, a finom részecskék súlyos agglomerációját, a tapadási tulajdonságok és egyéb körülmények megváltozását, ami nagy részecskék képződéséhez vezet.

Ha megértjük, mi okozza a részecskék megjelenését, megfelelő gyógyszerekkel kell kezelnünk ezeket a problémákat. Ami az anyagok szárazporos keverését illeti, én személy szerint úgy gondolom, hogy a keverő sebessége kevéssé befolyásolja a szárazporkeverés mértékét, de elegendő időre van szükségük ahhoz, hogy biztosítsák a száraz porkeverés egyenletességét. Ma már egyes gyártók a porszerű ragasztót választják, és vannak, akik a folyékony oldatos ragasztót választják, két különböző ragasztó határozza meg a különböző folyamatot, a porszerű ragasztó használatának hosszabb időre van szüksége az oldódáshoz, különben későn jelentkezik duzzanat, visszapattanás, viszkozitásváltozás stb. A finom részecskék közötti agglomeráció elkerülhetetlen, de ügyelnünk kell arra, hogy az anyagok között elegendő súrlódás legyen, hogy az agglomerációs részecskék extrudálónak, zúzónak tűnjenek, ami elősegíti a keveredést. Ez megköveteli a szilárdanyag-tartalom szabályozását a zagy különböző fázisaiban, a túl alacsony szilárdanyag-tartalom befolyásolja a részecskék közötti súrlódási diszperziót.

3. A hígtrágya szilárdanyag-tartalma

A hígtrágya szilárdanyag-tartalma szorosan összefügg a zagy stabilitásával, ugyanaz az eljárás és a képlet, minél nagyobb a zagy szilárdanyag-tartalma, annál nagyobb a viszkozitása, és fordítva. Egy bizonyos tartományban minél nagyobb a viszkozitása, annál nagyobb a zagy stabilitása. Amikor az akkumulátort tervezzük, általában az akkumulátor kapacitásából az elektródalap kialakítására következtetünk a mag-mag vastagságára, így az elektródalap kialakítása csak a felület sűrűségéhez, élőanyag sűrűségéhez, vastagságához kapcsolódik. és egyéb paraméterek. Az elektródalap paramétereit bevonó- és hengerpréssel állítják be, és a hígtrágya szilárdanyag-tartalmának nincs közvetlen hatása. Tehát a hígtrágya szilárdanyag-tartalmának nincs jelentősége?

(1) A szilárdanyag-tartalom bizonyos mértékben befolyásolja a keverési hatékonyságot és a bevonat hatékonyságát. Minél nagyobb a szilárdanyag-tartalom, annál rövidebb a keverési idő, annál kevesebb az oldószer-felhasználás, annál nagyobb a bevonat száradási hatékonysága, időt takarítva meg.

(2) A szilárdanyag-tartalom bizonyos követelményeket támaszt a berendezésekkel szemben. A magas szilárdanyag-tartalmú hígtrágya nagyobb veszteséggel jár a berendezésben, mert minél nagyobb a szilárdanyag-tartalom, annál komolyabb a berendezés kopása.

(3) A magas szilárdanyag-tartalmú iszap stabilabb. Egyes zagyok stabilitási vizsgálati eredményei (az alábbi ábrán látható módon) azt mutatják, hogy az 1.05-ös TSI (instabilitási index) hagyományos keverés esetén magasabb, mint a 0.75-ös nagy viszkozitású keverési eljárásban, tehát a nagy viszkozitású iszap stabilitása. a keverési eljárás jobb, mint a hagyományos keverési eljárással kapott. A magas szilárdanyag-tartalmú hígtrágya azonban befolyásolja a folyékonyságát is, ami nagy kihívást jelent a bevonási folyamat berendezései és technikusai számára.

A kép

(4) A nagy szilárdanyag-tartalmú iszap csökkentheti a bevonatok közötti vastagságot és csökkentheti az akkumulátor belső ellenállását.

4. Pépsűrűség

A méret sűrűsége fontos paraméter, amely tükrözi a méret konzisztenciáját. A méret diszperziós hatása a méret sűrűségének különböző pozíciókban történő tesztelésével igazolható. Ebben nem lesz megismételve, a fenti összefoglalón keresztül úgy gondolom, hogy jó elektródapasztát készítünk.