ថ្មទាំងអស់ដែលមានមូលដ្ឋានលើស្ពាន់ធ័រ ត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងជំនួសថ្មលីចូម-អ៊ីយ៉ុងបច្ចុប្បន្ន ដោយសារតែដំណើរការសុវត្ថិភាពខ្ពស់របស់ពួកគេ។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុងដំណើរការរៀបចំនៃសារធាតុរអិលថ្មរបស់រដ្ឋទាំងអស់មានភាពមិនស៊ីគ្នារវាងសារធាតុរំលាយ សារធាតុចង និងអេឡិចត្រូលីតស៊ុលហ្វីត ដូច្នេះមិនមានវិធីដើម្បីសម្រេចបាននូវការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះទេ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ការស្រាវជ្រាវលើថ្មរបស់រដ្ឋទាំងអស់ត្រូវបានអនុវត្តជាចម្បងលើមាត្រដ្ឋានមន្ទីរពិសោធន៍ ហើយបរិមាណនៃថ្មមានកម្រិតតិចតួច។ ការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំនៃថ្មរបស់រដ្ឋទាំងអស់នៅតែឆ្ពោះទៅរកដំណើរការផលិតដែលមានស្រាប់ ពោលគឺសារធាតុសកម្មត្រូវបានរៀបចំទៅជា slurry ហើយបន្ទាប់មក coated និងស្ងួត ដែលអាចមានតម្លៃទាប និងប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ជាង។

ការ​មួយ

ការលំបាកប្រឈម

ដូច្នេះវាពិបាកក្នុងការស្វែងរកឧបករណ៍ចងវត្ថុធាតុ polymer និងសារធាតុរំលាយដែលសមរម្យដើម្បីគាំទ្រដំណោះស្រាយរាវ។ អេឡិចត្រូលីតរឹងដែលមានមូលដ្ឋានលើស្ពាន់ធ័រភាគច្រើនអាចត្រូវបានរំលាយនៅក្នុងសារធាតុរំលាយប៉ូល ដូចជា NMP ដែលយើងប្រើបច្ចុប្បន្ន។ ដូច្នេះជម្រើសនៃសារធាតុរំលាយអាចមានភាពលំអៀងទៅនឹងប៉ូលដែលមិនមានប៉ូល ឬប៉ូលីម័រខ្សោយនៃសារធាតុរំលាយ ដែលមានន័យថាជម្រើសនៃសារធាតុរំលាយក៏មានលក្ខណៈតូចចង្អៀតផងដែរ – ក្រុមមុខងារប៉ូលីម័រភាគច្រើនមិនអាចប្រើបានទេ!

នេះមិនមែនជាបញ្ហាដ៏អាក្រក់បំផុតនោះទេ។ នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃប៉ូល, binders ដែលត្រូវគ្នាជាមួយនឹងសារធាតុរំលាយ និងអេឡិចត្រូលីតស៊ុលហ្វីតនឹងនាំឱ្យមានការថយចុះនៃចំណងរវាងសារធាតុប្រមូលផ្តុំ និងសារធាតុសកម្ម និងអេឡិចត្រូលីត ដែលច្បាស់ជានាំទៅរកភាពធន់នឹងអេឡិចត្រូតខ្លាំង និងការថយចុះសមត្ថភាពលឿន ដែលជាការរំខានយ៉ាងខ្លាំងដល់ដំណើរការថ្ម។

ដើម្បីបំពេញតម្រូវការខាងលើ សារធាតុសំខាន់ៗទាំងបី (សារធាតុចង សារធាតុរំលាយ អេឡិចត្រូលីត) អាចត្រូវបានជ្រើសរើស មានតែសារធាតុរំលាយប៉ូលដែលមិនមានប៉ូល ឬខ្សោយ ដូចជា ប៉ារ៉ា (P) ស៊ីលីន តូលូអ៊ីន នី-ហេកសេន អានីសូល ជាដើម។ ដោយប្រើឧបករណ៍ចងប៉ូលីម៊ែរខ្សោយ ដូចជាកៅស៊ូ butadiene (BR) កៅស៊ូ styrene butadiene (SBR), SEBS, polyvinyl chloride (PVC) កៅស៊ូ nitrile (NBR) កៅស៊ូស៊ីលីកូន និងអេទីលសែលុយឡូស ដើម្បីបំពេញតាមតម្រូវការ .

ពីរ

នៅក្នុងទីតាំងប៉ូល – គ្រោងការណ៍ការបំប្លែងមិនរាងប៉ូល។

នៅក្នុងក្រដាសនេះ ប្រភេទថ្មីនៃ binder ត្រូវបានណែនាំ ដែលអាចផ្លាស់ប្តូរបន្ទាត់រាងប៉ូលនៃអេឡិចត្រូតកំឡុងពេលម៉ាស៊ីនដោយមធ្យោបាយនៃគីមីសាស្ត្រការពារ – de-protection ។ ក្រុមមុខងារប៉ូលនៃទ្រនាប់នេះត្រូវបានការពារដោយក្រុមមុខងារ tert-butyl ដែលមិនមានប៉ូល ដោយធានាថា binder អាចត្រូវបានផ្គូផ្គងជាមួយនឹងអេឡិចត្រូតស៊ុលហ្វីត (ក្នុងករណីនេះ LPSCl) កំឡុងពេលរៀបចំការបិទភ្ជាប់អេឡិចត្រូត។ បន្ទាប់មកតាមរយៈការព្យាបាលកំដៅ ពោលគឺដំណើរការស្ងួតនៃអេឡិចត្រូត ក្រុមមុខងារ tert-butyl នៃវត្ថុចងវត្ថុធាតុ polymer អាចត្រូវបានបំបែកដោយកំដៅ ដើម្បីសម្រេចបាននូវគោលបំណងនៃការការពារ ហើយទីបំផុតទទួលបានប៉ូលទ្រនាប់។ សូមមើលរូប A.

រូបភាព

BR (ជ័រកៅស៊ូ butadiene) ត្រូវបានជ្រើសរើសជាអ្នកចងវត្ថុធាតុ polymer សម្រាប់ថ្មស៊ុលហ្វីតទាំងអស់នៃរដ្ឋដោយប្រៀបធៀបលក្ខណៈមេកានិច និងគីមីនៃអេឡិចត្រូត។ បន្ថែមពីលើការបង្កើនលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិច និងអេឡិចត្រូគីមីនៃថ្មរបស់រដ្ឋរឹងទាំងអស់ ការស្រាវជ្រាវនេះបើកនូវវិធីសាស្រ្តថ្មីមួយចំពោះការរចនាទ្រនាប់វត្ថុធាតុ polymer ដែលជាវិធីសាស្រ្តការពារ-ការពារ-គីមី ដើម្បីរក្សាអេឡិចត្រូតក្នុងស្ថានភាពសមស្រប និងចង់បាន។ ដំណាក់កាលផ្សេងគ្នានៃការផលិតអេឡិចត្រូត។

បន្ទាប់មក polytert-butylacrylate (TBA) និងប្លុក copolymer របស់វា polytert-butylacrylate – b-poly 1, 4-butadiene (TBA-B-BR) ដែលក្រុមមុខងារអាស៊ីត carboxylic ត្រូវបានការពារដោយក្រុម T-butyl ដែលផ្ទុកកំដៅត្រូវបានជ្រើសរើសនៅក្នុង ការពិសោធន៍។ តាមពិត TBA គឺជាបុព្វបទនៃ PAA ដែលជាទូទៅត្រូវបានប្រើប្រាស់នៅក្នុងអាគុយលីចូមអ៊ីយ៉ុងបច្ចុប្បន្ន ប៉ុន្តែមិនអាចប្រើក្នុងថ្មលីចូមរឹងទាំងអស់ដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ុលហ្វីតទេ ដោយសារភាពមិនស៊ីគ្នានៃប៉ូលរបស់វា។ បន្ទាត់រាងប៉ូលដ៏រឹងមាំនៃ PAA អាចមានប្រតិកម្មយ៉ាងខ្លាំងក្លាជាមួយនឹងអេឡិចត្រូលីតស៊ុលហ្វីត ប៉ុន្តែជាមួយនឹងក្រុមមុខងារនៃអាស៊ីត carboxylic ការពារនៃ T-butyl ប៉ូលនៃ PAA អាចត្រូវបានកាត់បន្ថយ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យវារលាយក្នុងសារធាតុរំលាយប៉ូលដែលមិនមានប៉ូល ឬខ្សោយ។ បន្ទាប់ពីការព្យាបាលកំដៅ ក្រុម t-butyl ester ត្រូវបាន decomposed ដើម្បីបញ្ចេញ isobutene ដែលបណ្តាលឱ្យមានការបង្កើតអាស៊ីត carboxylic ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាព B. ផលិតផលនៃវត្ថុធាតុ polymer ពីរដែលមិនការពារត្រូវបានតំណាងដោយ (មិនការពារ) TBA និង (មិនការពារ) TBA- B-BR ។

រូបភាព

ជាចុងក្រោយ ឧបករណ៍ចងដូច paA អាចភ្ជាប់យ៉ាងល្អជាមួយ NCM ខណៈពេលដែលដំណើរការទាំងមូលកើតឡើងនៅក្នុងកន្លែង។ វាត្រូវបានគេយល់ថានេះជាលើកទីមួយហើយដែលគ្រោងការណ៍បំប្លែងរាងប៉ូលនៅក្នុងទីតាំងត្រូវបានប្រើប្រាស់នៅក្នុងថ្មលីចូមដែលមានលក្ខណៈរឹងទាំងអស់។

ចំពោះ​សីតុណ្ហភាព​នៃ​ការ​ព្យាបាល​ដោយ​កំដៅ​មិន​មាន​ការ​បាត់​បង់​ម៉ាស់​ជាក់ស្តែង​នៅ​ 120 ℃​ទេ​ខណៈ​ដែល​ម៉ាស់​ដែល​ត្រូវ​គ្នា​នៃ​ក្រុម butyl ត្រូវ​បាន​បាត់បង់​បន្ទាប់​ពី​ 15 ម៉ោង​នៅ​ 160 ℃​។ នេះបង្ហាញថាមានសីតុណ្ហភាពជាក់លាក់ដែល butyl អាចត្រូវបានយកចេញ (នៅក្នុងការផលិតជាក់ស្តែង ពេលវេលាសីតុណ្ហភាពនេះវែងពេក ថាតើមានសីតុណ្ហភាពសមស្របជាងនេះ ឬលក្ខខណ្ឌដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពផលិតកម្ម ត្រូវការការស្រាវជ្រាវ និងការពិភាក្សាបន្ថែម)។ លទ្ធផល Ft-ir នៃវត្ថុធាតុមុន និងក្រោយពេលការពារក៏បានបង្ហាញថា អេឡិចត្រូលីតរឹងមិនជ្រៀតជ្រែកក្នុងដំណើរការការពារឡើយ។ ខ្សែភាពយន្ត adhesive ត្រូវបានធ្វើឡើងជាមួយនឹង adhesive មុន និងបន្ទាប់ពីការ deprotation ហើយលទ្ធផលបានបង្ហាញថា adhesive បន្ទាប់ពី deprotection មាន adhesive កាន់តែខ្លាំងជាមួយនឹងឧបករណ៍ប្រមូលសារធាតុរាវ។ ដើម្បីសាកល្បងភាពឆបគ្នានៃសារធាតុចង និងអេឡិចត្រូលីតមុន និងក្រោយពេលការពារ ការវិភាគ XRD និង Raman ត្រូវបានអនុវត្ត ហើយលទ្ធផលបានបង្ហាញថា អេឡិចត្រូលីតរឹង LPSCl មានភាពឆបគ្នាល្អជាមួយឧបករណ៍ចងដែលបានសាកល្បង។

បន្ទាប់មក បង្កើតថ្មដែលមានសភាពរឹងទាំងអស់ ហើយមើលពីរបៀបដែលវាដំណើរការ។ ដោយប្រើ NCM711 74.5% / LPSCL21.5% / SP2% / binder 2%, កម្លាំងច្រូតនៃសន្លឹកបង្គោលបង្ហាញថាកម្លាំងច្រូតគឺធំបំផុតនៅពេលដែល binder tBA-B-BR ត្រូវបានប្រើ (ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1) ។ ទន្ទឹម​នឹង​នេះ ពេលវេលា​ច្រូត​ក៏​មាន​ឥទ្ធិពល​លើ​កម្លាំង​ច្រូត​ដែរ។ សន្លឹកអេឡិចត្រូត TBA ដែលមិនការពារគឺផុយ និងងាយប្រេះ ដូច្នេះ TBA-B-BR ជាមួយនឹងភាពបត់បែនល្អ និងកម្លាំងសំបកខ្ពស់ត្រូវបានជ្រើសរើសជាអ្នកចងសំខាន់ដើម្បីសាកល្បងដំណើរការថ្ម។

រូបភាពទី 1. ភាពរឹងមាំនៃសំបកជាមួយនឹងឧបករណ៍ចងផ្សេងៗគ្នា

ឧបករណ៍ភ្ជាប់ខ្លួនវាគឺជាអ៊ីសូឡង់អ៊ីយ៉ុង។ ដើម្បីសិក្សាពីឥទ្ធិពលនៃការបន្ថែមសារធាតុចងលើចរន្តអ៊ីយ៉ុង ការពិសោធន៍ពីរក្រុមត្រូវបានធ្វើឡើង ក្រុមមួយមានផ្ទុកសារធាតុអេឡិចត្រូលីត 97.5% +2.5% binder និងក្រុមផ្សេងទៀតមិនមានសារធាតុចង។ វាត្រូវបានគេរកឃើញថាចរន្តអ៊ីយ៉ុងដោយគ្មានសារធាតុចងគឺ 4.8 × 10-3 SCM-1 ហើយចរន្តជាមួយ binder ក៏មានលំដាប់ 10-3 នៃរ៉ិចទ័រផងដែរ។ ស្ថេរភាពអេឡិចត្រូគីមីនៃ TBA-B-BR ត្រូវបានបង្ហាញដោយការធ្វើតេស្ត CV ។

បី

ថ្មពាក់កណ្តាលនិងដំណើរការថ្មពេញ

ការធ្វើតេស្តប្រៀបធៀបជាច្រើនបង្ហាញថា ទ្រនាប់ដែលការពារបាន មានភាពស្អិតល្អជាង និងមិនមានឥទ្ធិពលលើការធ្វើចំណាកស្រុកនៃលីចូមអ៊ីយ៉ុងទេ។ ដោយប្រើ binder ផ្សេងគ្នាដែលបង្កើតកោសិកាពាក់កណ្តាលដើម្បីសាកល្បងលក្ខណៈសម្បត្តិអេឡិចត្រូលីតកោសិកាពាក់កណ្តាលពិសោធន៍ផ្សេងគ្នារៀងគ្នាដោយលាយជាមួយ binder វិជ្ជមាន, គ្មានសារធាតុចងនៃអេឡិចត្រូលីតរឹងនិង Li – នៅក្នុងអេឡិចត្រូតនៃការពិសោធន៍កត្តាតែមួយ, មិនលាយជាមួយ binder នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតរឹង, ដើម្បីបញ្ជាក់ថាឥទ្ធិពលផ្សេងគ្នានៅលើ binder anode ។ លទ្ធផលនៃដំណើរការអេឡិចត្រូគីមីរបស់វាត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម៖

រូបភាព

ក្នុងរូបខាងលើ៖ ក. គឺជាដំណើរការពាក់កណ្តាលកោសិកានៃសារធាតុចងផ្សេងៗគ្នានៅពេលដែលដង់ស៊ីតេនៃផ្ទៃវិជ្ជមានគឺ 8mg/cm2 ហើយ B គឺជាដំណើរការពាក់កណ្តាលកោសិកានៃសារធាតុចងផ្សេងៗគ្នានៅពេលដែលដង់ស៊ីតេនៃផ្ទៃវិជ្ជមានគឺ 16mg/cm2។ វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញពីលទ្ធផលខាងលើដែលថា (មិនការពារ) TBA-B-BR មានដំណើរការវដ្តនៃថ្មល្អប្រសើរជាងឧបករណ៍ចងផ្សេងទៀត ហើយដ្យាក្រាមវដ្តត្រូវបានប្រៀបធៀបជាមួយនឹងដ្យាក្រាមកម្លាំងសំបក ដែលបង្ហាញថាលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិចរបស់ប៉ូលមានតួនាទី។ តួនាទីសំខាន់ក្នុងដំណើរការនៃដំណើរការវដ្ត។

រូបភាព

រូបខាងឆ្វេងបង្ហាញ EIS នៃក្រឡាពាក់កណ្តាល NCM711/ Li-IN មុនពេលវដ្ត ហើយរូបខាងស្តាំបង្ហាញ EIS នៃក្រឡាពាក់កណ្តាលដោយគ្មានវដ្តនៃ 0.1c រយៈពេល 50 សប្តាហ៍។ EIS នៃក្រឡាពាក់កណ្តាលដោយប្រើ (មិនការពារ) TBA-B-BR និង BR binder រៀងគ្នា។ វាអាចត្រូវបានសន្និដ្ឋានពីដ្យាក្រាម EIS ដូចខាងក្រោមៈ

1. មិនថាមានវដ្តប៉ុន្មានទេ ស្រទាប់អេឡិចត្រូលីត RSE នៃថ្មនីមួយៗគឺប្រហែល 10 ω cm2 ដែលតំណាងឱ្យភាពធន់នៃកម្រិតសំឡេងនៃអេឡិចត្រូលីត LPSCl 2. ភាពធន់នៃការផ្ទេរបន្ទុក (RCT) បានកើនឡើងក្នុងអំឡុងពេលវដ្ត ប៉ុន្តែការកើនឡើងនៃ RCT ដោយប្រើ ឧបករណ៍ចង BR គឺខ្ពស់ជាងយ៉ាងខ្លាំងដោយប្រើ tBA-B-BR binder ។ វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញថាការផ្សារភ្ជាប់គ្នារវាងសារធាតុសកម្មដោយប្រើ BR binder គឺមិនសូវរឹងមាំទេហើយមានការបន្ធូរបន្ថយនៅក្នុងវដ្ត។

រូបភាព

SEM ត្រូវបានប្រើដើម្បីសង្កេតមើលផ្នែកឆ្លងកាត់នៃកំណាត់បង្គោលក្នុងស្ថានភាពផ្សេងៗគ្នា ហើយលទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងលើ៖ ក. Tba-b-br មុនពេលឈាមរត់ (ការការពារ); ខ. មុនពេលចរាចរ BR; C. TBA-B-BR បន្ទាប់ពី 25 សប្តាហ៍ (ការការពារ); D. បន្ទាប់ពី 25 សប្តាហ៍ BR;

វដ្តមុនពេលអេឡិចត្រូតទាំងអស់អាចត្រូវបានគេសង្កេតឃើញទំនាក់ទំនងយ៉ាងជិតស្និទ្ធរវាងភាគល្អិតសកម្ម អាចមើលឃើញតែរន្ធតូចៗ ប៉ុន្តែបន្ទាប់ពីវដ្ត 25 សប្តាហ៍អាចមើលឃើញការផ្លាស់ប្តូរជាក់ស្តែង ប្រើក្នុងសហការី c (ដក) – ខ – សកម្មភាពវិជ្ជមាននៃ BR ភាគល្អិតភាគច្រើន ឬមិនមានស្នាមប្រេះ ហើយការប្រើសកម្មភាពអេឡិចត្រូតនៃភាគល្អិតទ្រនាប់ BR មានស្នាមប្រេះជាច្រើននៅកណ្តាល ដូចដែលបានបង្ហាញនៅក្នុងតំបន់ពណ៌លឿងនៃ D លើសពីនេះ ភាគល្អិតអេឡិចត្រូលីត និង NCM ត្រូវបានបំបែកយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរ ដែលជាហេតុផលសំខាន់សម្រាប់ថ្ម។ ការថយចុះការអនុវត្ត។

រូបភាព

ជាចុងក្រោយ ដំណើរការនៃថ្មទាំងមូលត្រូវបានផ្ទៀងផ្ទាត់។ អេឡិចត្រូតវិជ្ជមាន NCM711/ ក្រាហ្វិចអេឡិចត្រូតអវិជ្ជមានអាចឡើងដល់ 153mAh/g ក្នុងវដ្តទីមួយ និងរក្សាបាន 85.5% បន្ទាប់ពី 45 វដ្ត។

បួន

សេចក្តីសង្ខេបខ្លី

សរុបសេចក្តីមក នៅក្នុងថ្មលីចូមនៃរដ្ឋរឹងទាំងអស់ ទំនាក់ទំនងរឹងរវាងសារធាតុសកម្ម លក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិកខ្ពស់ និងស្ថេរភាពនៃចំណុចប្រទាក់គឺមានសារៈសំខាន់បំផុតដើម្បីទទួលបានដំណើរការអេឡិចត្រូគីមីខ្ពស់។