Litija jonu akumulatoru ražošana un ražošana ir process, kas cieši saistīts ar vienu tehnoloģisku posmu. Kopumā litija bateriju ražošana ietver elektrodu ražošanas procesu, akumulatora montāžas procesu un galīgo šķidruma iesmidzināšanu, priekšlādēšanu, veidošanu un novecošanas procesu. Šajos trīs procesa posmos katru procesu var iedalīt vairākos galvenajos procesos, katram posmam būs liela ietekme uz akumulatora galīgo veiktspēju.

Procesa stadijā to var iedalīt piecos procesos: pastas sagatavošana, pastas pārklāšana, rullīšu presēšana, griešana un žāvēšana. Akumulatora montāžas procesā un saskaņā ar dažādām akumulatora specifikācijām un modeļiem, aptuveni sadalīti tinumu, apvalka, metināšanas un citos procesos. Šķidruma iesmidzināšanas beigu posmā, ieskaitot šķidruma iesmidzināšanu, izplūdi, blīvēšanu, priekšpildīšanu, veidošanu, novecošanu un citus procesus. Elektrodu ražošanas process ir visas litija akumulatora ražošanas galvenais saturs, kas ir saistīts ar akumulatora elektroķīmisko veiktspēju, un vircas kvalitāte ir īpaši svarīga.

Viena, vircas pamatteorija

Litija jonu akumulatora elektrodu virca ir sava veida šķidrums, ko parasti var iedalīt Ņūtona šķidrumā un šķidrumā, kas nav Ņūtona šķidrums. Starp tiem šķidrumu, kas nav Ņūtona šķidrums, var iedalīt dilatācijas plastmasas šķidrumā, no laika atkarīgā neņūtona šķidrumā, pseidoplastiskā šķidrumā un Bingema plastmasas šķidrumā. Ņūtona šķidrums ir šķidrums ar zemu viskozitāti, kas ir viegli deformējams sprieguma apstākļos, un bīdes spriegums ir proporcionāls deformācijas ātrumam. Šķidrums, kurā bīdes spriegums jebkurā punktā ir bīdes deformācijas ātruma lineāra funkcija. Daudzi dabā esošie šķidrumi ir Ņūtona šķidrumi. Lielākā daļa tīru šķidrumu, piemēram, ūdens un spirts, vieglā eļļa, mazmolekulāri savienojumu šķīdumi un zema ātruma plūstošas ​​gāzes, ir Ņūtona šķidrumi.

Neņūtona šķidrums attiecas uz šķidrumu, kas neatbilst Ņūtona eksperimentālajam viskozitātes likumam, tas ir, saikne starp bīdes spriegumu un bīdes deformācijas ātrumu nav lineāra. Neņūtona šķidrumi ir plaši sastopami dzīvē, ražošanā un dabā. Polimēru koncentrēti šķīdumi un polimēru suspensijas parasti nav Ņūtona šķidrumi. Lielākā daļa bioloģisko šķidrumu tagad tiek definēti kā šķidrumi, kas nav Ņūtona šķidrumi. Neņūtona šķidrumi ietver asinis, limfu un cistiskos šķidrumus, kā arī “pusšķidrumus”, piemēram, citoplazmu.

Elektrodu virca sastāv no dažādām izejvielām ar atšķirīgu īpatnējo svaru un daļiņu izmēru, un to sajauc un izkliedē cietā-šķidrā fāzē. Izveidotā virca ir neņūtona šķidrums. Litija akumulatoru suspensiju var iedalīt divos veidos pozitīvā un negatīvā vircā, jo vircas sistēma (eļļaina, ūdens) atšķiras, tās raksturs atšķirsies. Tomēr, lai noteiktu vircas īpašības, var izmantot šādus parametrus:

1. Viscosity of slurry

Viskozitāte ir šķidruma viskozitātes mērs un šķidruma spēka izpausme tā iekšējās berzes parādībā. Šķidrumam plūstot, starp tā molekulām rodas iekšēja berze, ko sauc par šķidruma viskozitāti. Viskozitāti izsaka ar viskozitāti, ko izmanto, lai raksturotu pretestības koeficientu, kas saistīts ar šķidruma īpašībām. Viskozitāti iedala dinamiskajā viskozitātē un nosacītajā viskozitātē.

Viskozitāte ir definēta kā paralēlu plākšņu pāris, laukums A, Dr Apart, piepildīts ar A šķidrumu. Tagad pielieciet vilces spēku F augšējai plāksnei, lai radītu ātruma izmaiņas DU. Tā kā šķidruma viskozitāte pārnes šo spēku slāni pa slānim, katrs šķidruma slānis arī attiecīgi pārvietojas, veidojot ātruma gradientu du/ Dr, ko sauc par bīdes ātrumu, ko attēlo R’. F/A sauc par bīdes spriegumu, kas izteikts kā τ. Attiecība starp bīdes ātrumu un bīdes spriegumu ir šāda:

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

Ņūtona šķidrums atbilst Ņūtona formulai, viskozitāte ir saistīta tikai ar temperatūru, nevis bīdes ātrumu, τ ir proporcionāla D.

Neņūtona šķidrumi neatbilst Ņūtona formulai τ/D=f(D). Viskozitāte pie dotā τ/D ir ηa, ko sauc par šķietamo viskozitāti. Neņūtona šķidrumu viskozitāte ir atkarīga ne tikai no temperatūras, bet arī no bīdes ātruma, laika un bīdes retināšanas vai bīdes sabiezēšanas.

2. Vircas īpašības

Virca ir neņūtona šķidrums, kas ir cieta-šķidruma maisījums. Lai atbilstu turpmākā pārklāšanas procesa prasībām, vircai ir jābūt šādām trim īpašībām:

① Laba likviditāte. Šķidrumu var novērot, maisot vircu un ļaujot tai dabiski plūst. Laba nepārtrauktība, nepārtraukta izslēgšana un izslēgšana nozīmē labu likviditāti. Šķidrums ir saistīts ar vircas cieto vielu saturu un viskozitāti,

(2) izlīdzināšana. Vircas gludums ietekmē pārklājuma līdzenumu un vienmērīgumu.

③ Reoloģija. Reoloģija attiecas uz vircas deformācijas īpašībām plūsmā, un tās īpašības ietekmē polu loksnes kvalitāti.

3. Vircas dispersijas pamats

Lithium ion battery electrode manufacturing, cathode paste by adhesive, conductive agent, cathode material composition; The negative paste is composed of adhesive, graphite powder and so on. The preparation of positive and negative slurry includes a series of technological processes, such as mixing, dissolving and dispersing between liquid and liquid, liquid and solid materials, and is accompanied by changes in temperature, viscosity and environment in this process. The mixing and dispersion process of lithium ion battery slurry can be divided into macro mixing process and micro dispersion process, which are always accompanied by the whole process of lithium ion battery slurry preparation. The preparation of slurry generally goes through the following stages:

① Sausā pulvera sajaukšana. Daļiņas saskaras viena ar otru punktu, punktu, plakņu un līniju veidā,

② Daļēji sausu dubļu mīcīšanas posms. Šajā posmā pēc tam, kad sausais pulveris ir vienmērīgi sajaukts, pievieno saistvielu vai šķīdinātāju, un izejviela ir mitra un dubļaina. Pēc spēcīgas maisītāja maisīšanas materiāls tiek pakļauts mehāniskā spēka bīdei un berzei, un starp daļiņām būs iekšēja berze. Katra spēka ietekmē izejvielu daļiņas mēdz būt ļoti izkliedētas. Šim posmam ir ļoti liela ietekme uz gatavās vircas izmēru un viskozitāti.

③ Atšķaidīšanas un dispersijas stadija. Pēc mīcīšanas lēnām pievienoja šķīdinātāju, lai regulētu suspensijas viskozitāti un cietās vielas saturu. Šajā posmā izkliede un aglomerācija pastāv līdzās un beidzot sasniedz stabilitāti. Šajā posmā materiālu izkliedi galvenokārt ietekmē mehāniskais spēks, berzes pretestība starp pulveri un šķidrumu, ātrgaitas dispersijas bīdes spēks un trieciena mijiedarbība starp vircu un tvertnes sienu.

Bilde

Suspensijas īpašības ietekmējošo parametru analīze

Svarīgs rādītājs, lai nodrošinātu akumulatora konsekvenci akumulatora ražošanas procesā, ir tas, ka vircai jābūt ar labu stabilitāti. Līdz ar kombinētās vircas beigām, maisīšana apstājas, virca parādīsies nosēšanās, flokulācija un citas parādības, kā rezultātā veidojas lielas daļiņas, kas vairāk ietekmēs turpmāko pārklājumu un citus procesus. Galvenie vircas stabilitātes parametri ir plūstamība, viskozitāte, cietvielu saturs un blīvums.

1. Viscosity of slurry

Elektrodu pastas stabila un atbilstoša viskozitāte ir ļoti svarīga elektrodu loksnes pārklāšanas procesā. Pārāk augsta vai pārāk zema viskozitāte neveicina polāro pārklājumu, vircu ar augstu viskozitāti nav viegli nogulsnēt, un dispersija būs labāka, bet augstā viskozitāte neveicina izlīdzināšanas efektu, neveicina pārklājumu; Pārāk zema viskozitāte nav laba, viskozitāte ir zema, lai gan vircas plūsma ir laba, bet to ir grūti nožūt, samazina pārklājuma žāvēšanas efektivitāti, pārklājuma plaisāšanu, vircas daļiņu aglomerāciju, virsmas blīvuma konsistence nav laba.

Problēma, kas bieži rodas mūsu ražošanas procesā, ir viskozitātes maiņa, un “izmaiņas” šeit var iedalīt momentānās un statiskās izmaiņas. Pārejošas izmaiņas attiecas uz krasām izmaiņām viskozitātes pārbaudes procesā, un statiskās izmaiņas attiecas uz viskozitātes izmaiņām pēc noteikta laika. Viskozitāte svārstās no augstas līdz zemai, no augstas līdz zemai. Vispārīgi runājot, galvenie faktori, kas ietekmē vircas viskozitāti, ir vircas sajaukšanas ātrums, laika kontrole, sastāvdaļu secība, vides temperatūra un mitrums utt. Ir daudz faktoru, kad satiekoties viskozitātes izmaiņām vajadzētu būt kā to analizēt un atrisināt? Suspensijas viskozitāti galvenokārt nosaka saistviela. Iedomājieties, ka bez saistvielas PVDF/CMC/SBR (2., 3. att.) vai, ja saistviela labi nesavieno dzīvo vielu, vai cietā dzīvā viela un vadošais līdzeklis veidos neņūtona šķidrumu ar vienmērīgu pārklājumu? Nedariet! Tāpēc, lai analizētu un atrisinātu vircas viskozitātes izmaiņu iemeslu, ir jāsāk no saistvielas rakstura un vircas dispersijas pakāpes.

Bilde

Zīm. 2. PVDF molekulārā struktūra

Bilde

3. attēls. CMC molekulārā formula

(1) viskozitāte palielinās

Dažādām vircas sistēmām ir atšķirīgi viskozitātes maiņas noteikumi. Pašlaik galvenā vircas sistēma ir pozitīvā vircas PVDF/NMP eļļainā sistēma, un negatīvā virca ir grafīta /CMC/SBR ūdens sistēma.

① Pozitīvās vircas viskozitāte pēc kāda laika palielinās. Viens no iemesliem (īsa laika ievietošana) ir tas, ka vircas sajaukšanas ātrums ir pārāk ātrs, saistviela nav pilnībā izšķīdusi, un PVDF pulveris pēc kāda laika ir pilnībā izšķīdis, un viskozitāte palielinās. Vispārīgi runājot, PVDF ir nepieciešamas vismaz 3 stundas, lai pilnībā izšķīdinātu, neatkarīgi no tā, cik ātri maisīšanas ātrums nevar mainīt šo ietekmējošo faktoru, tā sauktā “steiga rada atkritumus”. Otrs iemesls (ilgu laiku) ir tas, ka vircas stāvēšanas procesā koloīds mainās no sola stāvokļa uz gēla stāvokli. Šajā laikā, ja to homogenizē ar lēnu ātrumu, tā viskozitāti var atjaunot. Trešais iemesls ir tas, ka starp koloīdu un dzīvu materiālu un vadošo vielu daļiņām veidojas īpaša struktūra. Šis stāvoklis ir neatgriezenisks, un pēc paaugstināšanas vircas viskozitāti nevar atjaunot.

Negatīvās vircas viskozitāte palielinās. Negatīvās vircas viskozitāti galvenokārt izraisa saistvielas molekulārās struktūras iznīcināšana, un vircas viskozitāte tiek palielināta pēc molekulārās ķēdes lūzuma oksidēšanās. Ja materiāls ir pārmērīgi izkliedēts, daļiņu izmērs tiks ievērojami samazināts, un tiks palielināta arī vircas viskozitāte.

(2) viskozitāte ir samazināta

① Pozitīvās suspensijas viskozitāte samazinās. Viens no iemesliem ir adhezīvā koloīda rakstura izmaiņas. Pārmaiņām ir daudz iemeslu, piemēram, spēcīgs bīdes spēks vircas pārvietošanas laikā, saistvielas ūdens absorbcijas kvalitatīvas izmaiņas, struktūras izmaiņas un pašas noārdīšanās sajaukšanas procesā. Otrs iemesls ir tas, ka nevienmērīgā maisīšana un izkliede izraisa lielu cieto materiālu nogulsnēšanos vircā. Trešais iemesls ir tas, ka maisīšanas procesā līme tiek pakļauta spēcīgam iekārtu un dzīvā materiāla bīdes spēkam un berzei, kā arī īpašību izmaiņām augstā temperatūrā, kā rezultātā samazinās viskozitāte.

Negatīvās vircas viskozitāte samazinās. Viens no iemesliem ir tas, ka CMC ir sajaukti piemaisījumi. Lielākā daļa CMC piemaisījumu ir nešķīstoši polimēru sveķi. Ja CMC sajaucas ar kalciju un magniju, tā viskozitāte samazinās. Otrs iemesls ir nātrija hidroksimetilceluloze, kas galvenokārt ir C/O kombinācija. Saites stiprība ir ļoti vāja un viegli iznīcina bīdes spēka ietekmē. Ja maisīšanas ātrums ir pārāk liels vai maisīšanas laiks ir pārāk garš, CMC struktūra var tikt iznīcināta. CMC spēlē sabiezēšanas un stabilizēšanas lomu negatīvajā vircā, un tai ir svarīga loma izejvielu izkliedēšanā. Kad tā struktūra ir iznīcināta, tas neizbēgami izraisīs vircas nogulsnēšanos un viskozitātes samazināšanos. Trešais iemesls ir SBR saistvielas iznīcināšana. Faktiskajā ražošanā CMC un SBR parasti tiek izvēlēti darbam kopā, un to lomas ir atšķirīgas. SBR galvenokārt pilda saistvielas lomu, bet tas ir pakļauts demulsifikācijai ilgstošas ​​maisīšanas laikā, kā rezultātā tiek sabojāta saite un samazinās vircas viskozitāte.

(3) Special circumstances (jelly-shaped timely high and low)

Pozitīvās pastas gatavošanas procesā pasta dažkārt pārvēršas želejā. Tam ir divi galvenie iemesli: pirmkārt, ūdens. Ņemot vērā, ka dzīvo vielu mitruma uzsūkšanās un mitruma kontrole maisīšanas procesā nav laba, izejvielu mitruma uzsūkšanās jeb maisīšanas vides mitrums ir augsts, kā rezultātā PVDF uzsūc ūdeni želejā. Otrkārt, vircas vai materiāla pH vērtība. Jo augstāka ir pH vērtība, jo stingrāka ir mitruma kontrole, jo īpaši, sajaucot materiālus ar augstu niķeļa saturu, piemēram, NCA un NCM811.

Vircas viskozitāte svārstās, viens no iemesliem var būt tas, ka virca testēšanas procesā nav pilnībā stabilizēta, un vircas viskozitāti lielā mērā ietekmē temperatūra. Īpaši pēc izkliedēšanas lielā ātrumā vircas iekšējā temperatūrā ir noteikts temperatūras gradients, un dažādu paraugu viskozitāte nav vienāda. Otrs iemesls ir slikta vircas, dzīvu materiālu, saistvielu, vadoša līdzekļa izkliede, vircai nav laba plūstamība, vircas dabiskā viskozitāte ir augsta vai zema.

2. Vircas lielums

Pēc tam, kad virca ir apvienota, ir nepieciešams izmērīt tās daļiņu izmēru, un daļiņu izmēra mērīšanas metode parasti ir skrāpja metode. Daļiņu izmērs ir svarīgs parametrs, lai raksturotu vircas kvalitāti. Daļiņu izmēram ir būtiska ietekme uz pārklāšanas procesu, velmēšanas procesu un akumulatora veiktspēju. Teorētiski, jo mazāks ir vircas izmērs, jo labāk. Ja daļiņu izmērs ir pārāk liels, tiek ietekmēta vircas stabilitāte, sedimentācija, vircas konsistence ir slikta. Ekstrūzijas pārklāšanas procesā būs bloķējošs materiāls, kas pēc bedrītes izžūs, kā rezultātā radīsies polu kvalitātes problēmas. Turpmākajā velmēšanas procesā nevienmērīgā sprieguma dēļ sliktā pārklājuma zonā ir viegli izraisīt polu lūzumu un lokālas mikroplaisas, kas nodarīs lielu kaitējumu akumulatora veiktspējai, attiecībai un drošības rādītājiem.

Positive and negative active substances, adhesives, conductive agents and other main materials have different particle sizes and densities. In the process of stirring, there will be mixing, extrusion, friction, agglomeration and other different contact modes. In the stages of raw materials being gradually mixed, wetted by solvent, large material breaking and gradually tending to stability, there will be uneven material mixing, poor adhesive dissolution, serious agglomeration of fine particles, changes in adhesive properties and other conditions, which will lead to the generation of large particles.

Kad esam sapratuši, kas izraisa daļiņu parādīšanos, mums šīs problēmas jārisina ar atbilstošām zālēm. Runājot par materiālu sauso pulvera sajaukšanu, man personīgi šķiet, ka maisītāja ātrums maz ietekmē sausā pulvera sajaukšanas pakāpi, taču tiem ir nepieciešams pietiekami daudz laika, lai nodrošinātu sausā pulvera sajaukšanas viendabīgumu. Tagad daži ražotāji izvēlas pulverveida līmi, bet citi izvēlas labu līmi šķidrā šķīduma veidā, divas dažādas līmvielas nosaka atšķirīgo procesu, pulverveida līmes lietošanai nepieciešams ilgāks laiks, lai izšķīdinātu, pretējā gadījumā vēlu parādīsies pietūkums, atsitiens, viskozitātes izmaiņas utt. aglomerācija starp smalkajām daļiņām ir neizbēgama, taču mums ir jānodrošina, lai starp materiāliem būtu pietiekama berze, lai aglomerācijas daļiņas varētu parādīties ekstrūzijas, drupināšanas, kas veicina sajaukšanos. Tas prasa mums kontrolēt cieto vielu saturu dažādās vircas stadijās, jo pārāk zems cietās vielas saturs ietekmēs berzes izkliedi starp daļiņām.

3. Suspensijas cietais saturs

Suspensijas cieto vielu saturs ir cieši saistīts ar vircas stabilitāti, tas pats process un formula, jo lielāks ir cietās vielas saturs vircā, jo lielāka ir viskozitāte un otrādi. Noteiktā diapazonā, jo augstāka ir viskozitāte, jo augstāka ir vircas stabilitāte. Projektējot akumulatoru, mēs parasti secinām serdes biezumu no akumulatora jaudas līdz elektroda loksnes konstrukcijai, tāpēc elektroda loksnes dizains ir saistīts tikai ar virsmas blīvumu, dzīvās vielas blīvumu, biezumu. un citi parametri. Elektrodu loksnes parametri tiek regulēti ar pārklājumu un rullīšu presi, un cietās suspensijas saturs to tieši neietekmē. Tātad, vai vircas cietā satura līmenim ir maza nozīme?

(1) Cietajam saturam ir noteikta ietekme uz maisīšanas efektivitātes un pārklājuma efektivitātes uzlabošanu. Jo augstāks ir cietvielu saturs, jo īsāks maisīšanas laiks, jo mazāks šķīdinātāja patēriņš, jo augstāka pārklājuma žāvēšanas efektivitāte, ietaupot laiku.

(2) Cietajam saturam ir noteiktas prasības iekārtām. Vircai ar augstu cietvielu saturu ir lielāki zaudējumi iekārtām, jo ​​jo lielāks cietvielu saturs, jo nopietnāks ir iekārtas nolietojums.

(3) Suspensija ar augstu cietvielu saturu ir stabilāka. Dažas vircas stabilitātes testa rezultāti (kā parādīts attēlā zemāk) liecina, ka SITS (nestabilitātes indekss) 1.05 parastajā maisīšanas procesā ir augstāks nekā 0.75 augstas viskozitātes maisīšanas procesā, tātad vircas stabilitāte, kas iegūta ar augstu viskozitāti. maisīšanas process ir labāks nekā tas, kas iegūts ar parasto maisīšanas procesu. Taču virca ar augstu cieto vielu saturu ietekmēs arī tās plūstamību, kas ir ļoti sarežģīti pārklāšanas procesa iekārtām un tehniķiem.

Bilde

(4) Suspensija ar augstu cietvielu saturu var samazināt pārklājumu biezumu un samazināt akumulatora iekšējo pretestību.

4. Pulpas blīvums

Lieluma blīvums ir svarīgs parametrs, kas atspoguļo izmēra konsekvenci. Izmēra izkliedes efektu var pārbaudīt, pārbaudot izmēra blīvumu dažādās pozīcijās. Tas netiks atkārtots, izmantojot iepriekš minēto kopsavilkumu, es uzskatu, ka mēs sagatavojam labu elektrodu pastu.