Produksi lan pabrik baterei lithium ion minangka proses sing raket karo siji langkah teknologi. Sakabèhé, produksi baterei lithium kalebu proses manufaktur elektroda, proses perakitan baterei lan injeksi Cairan final, precharge, tatanan lan proses tuwa. Ing telung tahapan proses kasebut, saben proses bisa dipérang dadi sawetara proses utama, saben langkah bakal duwe pengaruh gedhe ing kinerja pungkasan baterei.

Ing tataran proses, bisa dipérang dadi limang pangolahan: preparation tempel, nutupi tempel, roller mencet, nglereni lan pangatusan. Ing proses Déwan baterei, lan miturut specifications baterei beda lan model, kira-kira dipérang dadi nduwurke tumpukan, Nihan, welding lan pangolahan liyane. Ing tataran pungkasan injeksi Cairan, kalebu injeksi Cairan, exhaust, sealing, prefilling, tatanan, tuwa lan pangolahan liyane. Proses manufaktur elektroda minangka isi inti kabeh manufaktur baterei lithium, sing ana gandhengane karo kinerja elektrokimia baterei, lan kualitas slurry utamane penting.

Siji, teori dhasar slurry

Lithium ion baterei elektroda slurry jenis adi, biasane bisa dipérang dadi adi Newtonian lan non-Newtonian adi. Ing antarane, cairan non-Newtonian bisa dipérang dadi cairan plastik dilatasi, cairan non-Newtonian gumantung wektu, cairan pseudoplastik lan cairan plastik bingham. Cairan Newtonian minangka cairan viskositas rendah sing gampang diowahi sajrone stres lan tegangan geser sebanding karo tingkat deformasi. Cairan ing ngendi tegangan geser ing sembarang titik minangka fungsi linier saka tingkat deformasi geser. Akeh cairan ing alam yaiku cairan Newtonian. Umume cairan murni kayata banyu lan alkohol, lenga entheng, solusi senyawa molekul rendah lan gas sing mili kanthi kecepatan rendah yaiku cairan Newtonian.

Cairan non-newtonian nuduhake cairan sing ora nyukupi hukum viskositas eksperimen Newton, yaiku, hubungan antarane tegangan geser lan tingkat regangan geser ora linier. Cairan non-newton akeh ditemokake ing urip, produksi lan alam. Solusi konsentrasi polimer lan suspensi polimer umume minangka cairan non-Newtonian. Umume cairan biologis saiki ditetepake minangka cairan non-Newtonian. Cairan non-newton kalebu getih, getah bening, lan cairan kistik, uga “semi-cairan” kayata sitoplasma.

Slurry elektroda dumadi saka macem-macem bahan mentah kanthi gravitasi spesifik lan ukuran partikel sing beda, lan dicampur lan disebarake ing fase padat-cair. Slurry sing dibentuk yaiku cairan non-Newtonian. Slurry baterei Lithium bisa dipérang dadi slurry positif lan slurry negatif rong jinis, amarga sistem slurry (lenga, banyu) beda, alam bakal beda-beda. Nanging, paramèter ing ngisor iki bisa digunakake kanggo nemtokake sifat slurry:

1. Viskositas slurry

Viscosity is a measure of fluid viscosity and an expression of fluid force on its internal friction phenomenon. When liquid flows, it produces internal friction between its molecules, which is called viscosity of liquid. Viscosity is expressed by viscosity, which is used to characterize the resistance factor related to liquid properties. Viscosity is divided into dynamic viscosity and conditional viscosity.

Viskositas ditetepake minangka Sepasang piring paralel, area A, Dr Apart, kapenuhan Cairan A. Saiki aplikasi tikaman F menyang piring ndhuwur kanggo gawé owah-owahan kecepatan DU. Amarga viskositas Cairan nransfer lapisan pasukan iki dening lapisan, saben lapisan saka Cairan uga obah miturut, mbentuk gradien kecepatan du / Dr, disebut tingkat nyukur, dituduhake dening R ‘. F/A diarani tegangan geser, ditulis minangka τ. Hubungan antara laju geser lan tegangan geser kaya ing ngisor iki:

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

Cairan Newton salaras karo rumus Newton, viskositas mung ana hubungane karo suhu, dudu tingkat geser, τ sebanding karo D.

Cairan non-newtonian ora cocog karo rumus Newton τ/D=f(D). Viskositas ing τ / D tartamtu yaiku ηa, sing diarani viskositas semu. Viskositas cairan non-Newtonian gumantung ora mung ing suhu, nanging uga ing tingkat geser, wektu, lan thinning geser utawa thickening geser.

2. Slurry properties

Slurry minangka cairan non-Newtonian, yaiku campuran padat-cair. Kanggo nyukupi syarat proses lapisan sabanjure, slurry kudu duwe telung ciri ing ngisor iki:

① Likuiditas apik. Fluiditas bisa diamati kanthi agitating slurry lan ngidini kanggo mili alamiah. Kontinuitas sing apik, terus-terusan mati lan mati tegese likuiditas apik. Fluiditas ana gandhengane karo isi padhet lan viskositas slurry,

(2) leveling. Gamelan saka slurry mengaruhi flatness lan evenness saka lapisan.

③ Rheologi. Rheologi nuduhake karakteristik deformasi slurry ing aliran, lan sifat-sifat kasebut mengaruhi kualitas lembaran kutub.

3. Slurry dispersion foundation

Manufaktur elektroda baterei lithium ion, tempel katoda kanthi adesif, agen konduktif, komposisi bahan katoda; Tempel negatif dumadi saka adesif, bubuk grafit lan liya-liyane. Nyiapake slurry positif lan negatif kalebu sawetara proses teknologi, kayata nyampur, dissolving lan dispersing antarane bahan cair lan cair, cair lan padhet, lan diiringi owah-owahan ing suhu, viskositas lan lingkungan ing proses iki. Proses nyawiji lan sawur slurry baterei lithium ion bisa dipérang dadi proses nyawiji makro lan proses sawur mikro, kang tansah diiringi kabèh proses preparation slurry baterei lithium ion. Nyiapake slurry umume ngliwati tahapan ing ngisor iki:

① Campuran bubuk garing. Partikel kontak siji liyane ing wangun titik, titik, bidang, lan garis,

② Tahap kneading lumpur semi-garing. Ing tataran iki, sawise wêdakakêna garing pipis roto-roto, Cairan binder utawa solvent ditambahake, lan bahan mentahan udan lan muddy. Sawise aduk kuwat saka mixer, materi wis subjected kanggo nyukur lan gesekan saka pasukan mechanical, lan bakal ana gesekan internal antarane partikel. Ing saben pasukan, partikel bahan mentah cenderung disebarake. Tahap iki nduwe pengaruh sing penting banget babagan ukuran lan viskositas slurry sing wis rampung.

③ Dilution and dispersion stage. After kneading, solvent was added slowly to adjust slurry viscosity and solid content. At this stage, dispersion and agglomeration coexist, and finally reach stability. At this stage, the dispersion of materials is mainly affected by mechanical force, frictional resistance between powder and liquid, high-speed dispersion shear force, and the impact interaction between slurry and container wall.

Gambar kasebut

Analisis paramèter sing mengaruhi sifat slurry

Iku indeks penting kanggo mesthekake konsistensi baterei ing proses produksi baterei sing slurry kudu stabilitas apik. Kanthi mburi slurry gabungan, mandeg nyampur, slurry bakal katon pemukiman, flocculation lan fénoména liyane, asil ing partikel gedhe, kang bakal duwe impact luwih ing lapisan sakteruse lan pangolahan liyane. Parameter utama stabilitas slurry yaiku fluiditas, viskositas, konten padhet lan kepadatan.

1. Viskositas slurry

Viskositas tempel elektroda sing stabil lan cocok penting banget kanggo proses lapisan lembaran elektroda. Viskositas dhuwur banget utawa kurang banget ora kondusif kanggo nutupi Piece polar, slurry karo viskositas dhuwur ora gampang kanggo precipitate lan sawur bakal luwih apik, nanging viskositas dhuwur ora kondusif kanggo efek gawe tingkat, ora kondusif kanggo nutupi; Viskositas banget kurang ora apik, viskositas kurang, sanajan aliran slurry apik, nanging angel kanggo garing, ngurangi efficiency pangatusan saka nutupi, nutupi retak, agglomeration partikel slurry, Kapadhetan lumahing konsistensi ora apik.

Masalah sing asring kedadeyan ing proses produksi kita yaiku owah-owahan viskositas, lan “owah-owahan” ing kene bisa dipérang dadi owah-owahan instan lan owah-owahan statis. Owah-owahan transien nuduhake owah-owahan drastis ing proses tes viskositas, lan owah-owahan statis nuduhake owah-owahan viskositas sawise sawetara wektu. Viskositas beda-beda saka dhuwur nganti kurang, saka dhuwur nganti kurang. Umumé ngandika, faktor utama mengaruhi viskositas slurry kacepetan nyawiji slurry, kontrol wektu, urutan úa, suhu lingkungan lan asor, etc. Ana akeh faktor, nalika kita ketemu owah-owahan viskositas kudu carane njelasno lan ngatasi? Viskositas slurry dhasar ditemtokake dening binder. Mbayangno yen tanpa binder PVDF / CMC / SBR (FIG. 2, 3), utawa yen binder ora gabungke materi urip uga, bakal materi urip ngalangi lan agen konduktif mbentuk adi non-Newtonian karo nutupi seragam? aja! Mulane, kanggo njelasno lan ngatasi alesan saka owah-owahan viskositas slurry, kita kudu miwiti saka alam Binder lan slurry gelar sawur.

Gambar kasebut

Gbr. 2. Struktur molekul PVDF

Gambar kasebut

Gambar 3. Rumus molekul CMC

(1) viskositas mundhak

Sistem slurry sing beda duwe aturan pangowahan viskositas sing beda. Saiki, sistem slurry utama yaiku sistem lenga PVDF / NMP slurry positif, lan slurry negatif yaiku sistem banyu grafit / CMC / SBR.

① Viskositas slurry positif mundhak sawise sawetara wektu. Salah sawijining alesan (penempatan wektu cendhak) yaiku kecepatan nyampur slurry cepet banget, binder ora larut kanthi lengkap, lan bubuk PVDF larut sawise sawetara wektu, lan viskositas mundhak. Umumé, PVDF mbutuhake paling sethithik 3 jam kanggo dissolve kanthi lengkap, ora ketompo carane cepet kacepetan aduk ora bisa ngganti faktor pengaruh iki, sing disebut “kesusu nggawe sampah”. Alesan kapindho (wektu suwe) yaiku ing proses slurry ngadeg, koloid owah saka negara sol menyang negara gel. Ing wektu iki, yen wis homogenized ing kacepetan alon, viskositas bisa dibalèkaké. Alesan katelu yaiku struktur khusus dibentuk ing antarane koloid lan materi urip lan partikel agen konduktif. Negara iki ora bisa dibalèkaké, lan viskositas slurry ora bisa dibalèkaké sawisé nambah.

Viskositas slurry negatif mundhak. Viskositas slurry negatif utamane disebabake dening karusakan saka struktur molekul binder, lan viskositas slurry tambah sawise oksidasi fraktur chain molekul. Yen materi kasebar banget, ukuran partikel bakal suda banget, lan viskositas slurry uga bakal tambah.

(2) viskositas suda

① Viskositas slurry positif suda. Salah sawijining sebab, koloid adesif owah-owahan karakter. Ana akeh alasan kanggo owah-owahan, kayata pasukan nyukur kuwat sak transfer slurry, owah-owahan kualitatif panyerepan banyu dening Binder, owah-owahan struktural lan degradasi dhewe ing proses nyawiji. Alesan liya yaiku aduk lan dispersi sing ora rata ndadékaké pemukiman bahan padhet sing gedhé ing slurry. Alesan katelu yaiku ing proses aduk, adesif kena gaya geser sing kuat lan gesekan peralatan lan materi urip, lan owah-owahan sifat ing suhu dhuwur, sing nyebabake nyuda viskositas.

Viskositas slurry negatif nyuda. Salah sawijining alasan yaiku ana impurities sing dicampur ing CMC. Umume impurities ing CMC yaiku resin polimer sing ora larut. Nalika CMC larut karo kalsium lan magnesium, viskositase bakal suda. Alasan liya yaiku natrium hidroksimetil selulosa, sing utamane kombinasi C / O. Kekuwatan ikatan banget banget lan gampang dirusak kanthi gaya geser. Nalika kacepetan aduk cepet banget utawa wektu aduk dawa banget, struktur CMC bisa numpes. CMC nduweni peran penebalan lan stabil ing slurry negatif, lan nduweni peran penting ing panyebaran bahan mentah. Sawise strukture rusak, mesthi bakal nyebabake pemukiman slurry lan nyuda viskositas. Alesan katelu yaiku karusakan saka pengikat SBR. Ing produksi nyata, CMC lan SBR biasane dipilih kanggo bisa bebarengan, lan peran sing beda. SBR utamané muter peran Binder, nanging rentan kanggo demulsification ing long-term aduk, asil ing Gagal jaminan lan abang viskositas slurry.

(3) Kahanan khusus (bentuk jeli pas wektune dhuwur lan sithik)

Ing proses nyiapake tempel positif, tempel kadhangkala dadi jeli. Ana rong alasan utama kanggo iki: pisanan, banyu. Ngelingi manawa panyerepan kelembapan zat urip lan kontrol kelembapan ing proses pencampuran ora apik, panyerepan kelembapan bahan mentah utawa kelembapan lingkungan pencampuran dhuwur, nyebabake panyerepan banyu dening PVDF dadi sele. Kapindho, nilai pH saka slurry utawa materi. Nilai pH sing luwih dhuwur, kontrol kelembapan luwih ketat, utamane campuran bahan nikel dhuwur kayata NCA lan NCM811.

Viskositas slurry fluctuates, salah sawijining alasan bisa uga slurry ora rampung stabil ing proses testing, lan viskositas slurry banget kena pengaruh suhu. Utamane sawise dispersed ing kacepetan dhuwur, ana gradien suhu tartamtu ing suhu internal slurry, lan viskositas conto beda ora padha. Alesan liya yaiku dispersi slurry sing ora apik, materi urip, pengikat, agen konduktif ora dispersi apik, slurry ora fluidity apik, viskositas slurry alam dhuwur utawa kurang.

2. Ukuran slurry

Sawise slurry digabungake, perlu kanggo ngukur ukuran partikel, lan cara ukuran partikel biasane cara scraper. Ukuran partikel minangka parameter penting kanggo nemtokake kualitas slurry. Ukuran partikel nduweni pengaruh penting ing proses lapisan, proses rolling lan kinerja baterei. Secara teoritis, ukuran slurry sing luwih cilik, luwih apik. Nalika ukuran partikel gedhe banget, stabilitas slurry bakal kena pengaruh, sedimentasi, konsistensi slurry miskin. Ing proses lapisan extrusion, bakal ana bahan pamblokiran, pole garing sawise pitting, nyebabake masalah kualitas pole. Ing proses rolling ing ngisor iki, amarga kaku ora rata ing wilayah nutupi ala, iku gampang kanggo nimbulaké breakage kutub lan mikro-retak lokal, kang bakal nimbulaké gawe piala gedhe kanggo kinerja muter, kinerja rasio lan kinerja safety saka baterei.

Zat aktif positif lan negatif, adhesives, agen konduktif lan bahan utama liyane duwe ukuran partikel beda lan Kapadhetan. Ing proses aduk, bakal ana campuran, extrusion, gesekan, aglomerasi lan mode kontak liyane. Ing orane tumrap sekolah saka bahan mentahan kang mboko sithik pipis, wetted dening solvent, bejat materi gedhe lan mboko sithik cenderung kanggo stabilitas, bakal ana campuran materi ora rata, pembubaran adhesive miskin, agglomeration serius partikel nggoleki, owah-owahan ing sipat adesif lan kahanan liyane, kang bakal mimpin kanggo generasi partikel gedhe.

Sawise ngerti apa sing nyebabake partikel katon, kita kudu ngatasi masalah kasebut kanthi obat sing cocog. Minangka kanggo wêdakakêna garing nyawiji bahan, Aku wong sing kacepetan mixer wis sethitik pengaruh ing jurusan saka wêdakakêna garing nyawiji, nanging padha kudu cukup wektu kanggo mesthekake uniformity saka wêdakakêna garing nyawiji. Saiki sawetara manufaktur milih powdery adhesive lan sawetara milih solusi Cairan adhesive apik, loro adhesives beda nemtokake proses beda, nggunakake powdery adhesive perlu wektu maneh kanggo dissolve, digunakake ing pungkasan bakal katon dadi gedhe, mbalek, owah-owahan viskositas, etc. agglomeration antarane partikel nggoleki iku ono, nanging kita kudu mesthekake yen ana cukup gesekan antarane bahan kanggo ngaktifake partikel agglomeration katon extrusion, crushing, kondusif kanggo nyawiji. Iki mbutuhake kita ngontrol konten padhet ing macem-macem tahap slurry, konten padhet sing sithik banget bakal mengaruhi dispersi gesekan ing antarane partikel.

3. Isi padhet saka slurry

Isi padhet slurry raket banget karo stabilitas slurry, proses lan rumus sing padha, luwih dhuwur isi padhet slurry, viskositas luwih gedhe, lan kosok balene. Ing sawetara tartamtu, sing luwih dhuwur viskositas, sing luwih dhuwur stabilitas slurry. Nalika kita ngrancang baterei, kita umume deduce kekandelan saka inti-inti saka kapasitas baterei kanggo desain saka sheet elektroda, supaya desain saka sheet elektroda mung related kanggo Kapadhetan lumahing, Kapadhetan materi urip, kekandelan. lan paramèter liyane. Parameter saka sheet elektroda diatur dening coater lan roller penet, lan isi ngalangi saka slurry ora pengaruh langsung ing. Dadi, apa tingkat isi padhet saka slurry ora penting?

(1) Solid content has a certain influence on improving the stirring efficiency and coating efficiency. The higher the solid content, the shorter the stirring time, the less solvent consumption, the higher the coating drying efficiency, saving time.

(2) Isi padhet nduweni syarat tartamtu kanggo peralatan. Slurry kanthi isi padhet sing dhuwur nduweni kerugian sing luwih dhuwur kanggo peralatan, amarga sing luwih dhuwur isi padhet, sing luwih serius nyandhang peralatan.

(3) Slurry kanthi isi padhet sing dhuwur luwih stabil. Asil tes stabilitas saka sawetara slurry (kaya sing ditampilake ing gambar ing ngisor iki) nuduhake yen TSI (indeks ketidakstabilan) saka 1.05 ing aduk konvensional luwih dhuwur tinimbang 0.75 ing proses aduk viskositas dhuwur, saéngga stabilitas slurry sing dipikolehi kanthi viskositas dhuwur. Proses pengadukan luwih apik tinimbang proses pengadukan konvensional. Nanging slurry karo isi ngalangi dhuwur uga bakal mengaruhi fluidity sawijining, kang banget tantangan kanggo peralatan lan teknisi saka proses lapisan.

Gambar kasebut

(4) Slurry kanthi isi padhet sing dhuwur bisa nyuda kekandelan ing antarane lapisan lan nyuda resistensi internal baterei.

4. Kapadhetan pulp

Kapadhetan ukuran minangka parameter penting kanggo nggambarake konsistensi ukuran. Efek dispersi ukuran bisa diverifikasi kanthi nguji Kapadhetan ukuran ing posisi sing beda-beda. Ing iki ora bakal bola, liwat ringkesan ndhuwur, aku pracaya yen kita nyiyapake tempel elektroda apik.