Pengeluaran dan pembuatan bateri ion litium adalah satu proses yang berkait rapat dengan satu langkah teknologi. Secara keseluruhan, pengeluaran bateri litium termasuk proses pembuatan elektrod, proses pemasangan bateri dan suntikan cecair akhir, pracas, pembentukan dan proses penuaan. Dalam tiga peringkat proses ini, setiap proses boleh dibahagikan kepada beberapa proses utama, setiap langkah akan memberi kesan yang besar terhadap prestasi akhir bateri.

Dalam peringkat proses, ia boleh dibahagikan kepada lima proses: penyediaan tampal, salutan tampal, penekan penggelek, pemotongan dan pengeringan. Dalam proses pemasangan bateri, dan mengikut spesifikasi dan model bateri yang berbeza, secara kasar dibahagikan kepada penggulungan, cangkang, kimpalan dan proses lain. Pada peringkat akhir suntikan cecair, termasuk suntikan cecair, ekzos, pengedap, prefilling, pembentukan, penuaan dan proses lain. Proses pembuatan elektrod ialah kandungan teras bagi keseluruhan pembuatan bateri litium, yang berkaitan dengan prestasi elektrokimia bateri, dan kualiti buburan amat penting.

Satu, teori asas buburan

Buburan elektrod bateri ion litium adalah sejenis cecair, biasanya boleh dibahagikan kepada cecair Newtonian dan cecair bukan Newtonian. Antaranya, cecair bukan Newtonian boleh dibahagikan kepada cecair plastik dilatasi, cecair bukan Newtonian bergantung masa, cecair pseudoplastik dan cecair plastik bingham. Bendalir Newtonian ialah cecair kelikatan rendah yang mudah berubah bentuk di bawah tegasan dan tegasan ricih adalah berkadar dengan kadar ubah bentuk. Bendalir di mana tegasan ricih pada mana-mana titik adalah fungsi linear bagi kadar ubah bentuk ricih. Banyak bendalir dalam alam semula jadi adalah cecair Newtonian. Kebanyakan cecair tulen seperti air dan alkohol, minyak ringan, larutan sebatian molekul rendah dan gas yang mengalir halaju rendah adalah cecair Newtonian.

Bendalir bukan newtonian merujuk kepada bendalir yang tidak memenuhi undang-undang eksperimen Newton tentang kelikatan, iaitu, hubungan antara tegasan ricih dan kadar terikan ricih adalah tidak linear. Cecair bukan newtonian banyak ditemui dalam kehidupan, pengeluaran dan alam semula jadi. Larutan pekat polimer dan ampaian polimer secara amnya adalah cecair bukan Newtonian. Kebanyakan cecair biologi kini ditakrifkan sebagai cecair bukan Newtonian. Cecair bukan newton termasuk darah, limfa, dan cecair sista, serta “separuh cecair” seperti sitoplasma.

Buburan elektrod terdiri daripada pelbagai bahan mentah dengan graviti tentu berbeza dan saiz zarah, dan dicampur dan tersebar dalam fasa pepejal-cecair. Buburan yang terbentuk ialah cecair bukan Newtonian. Buburan bateri litium boleh dibahagikan kepada buburan positif dan buburan negatif dua jenis, kerana sistem buburan (berminyak, air) berbeza, sifatnya akan berbeza-beza. Walau bagaimanapun, parameter berikut boleh digunakan untuk menentukan sifat buburan:

1. Kelikatan buburan

Kelikatan ialah ukuran kelikatan bendalir dan ungkapan daya bendalir pada fenomena geseran dalamannya. Apabila cecair mengalir, ia menghasilkan geseran dalaman antara molekulnya, yang dipanggil kelikatan cecair. Kelikatan dinyatakan dengan kelikatan, yang digunakan untuk mencirikan faktor rintangan yang berkaitan dengan sifat cecair. Kelikatan terbahagi kepada kelikatan dinamik dan kelikatan bersyarat.

Kelikatan ditakrifkan sebagai Sepasang plat selari, kawasan A, Dr Apart, diisi dengan cecair A. Sekarang gunakan tujahan F pada plat atas untuk menghasilkan perubahan halaju DU. Kerana kelikatan cecair memindahkan lapisan daya ini demi lapisan, setiap lapisan cecair juga bergerak dengan sewajarnya, membentuk kecerunan halaju du/ Dr, dipanggil kadar ricih, diwakili oleh R ‘. F/A dipanggil tegasan ricih, dinyatakan sebagai τ. Hubungan antara kadar ricih dan tegasan ricih adalah seperti berikut:

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

Bendalir Newtonian mematuhi formula Newton, kelikatan hanya berkaitan dengan suhu, bukan kadar ricih, τ adalah berkadar dengan D.

Bendalir bukan newtonian tidak mematuhi formula Newton τ/D=f(D). Kelikatan pada τ/D tertentu ialah ηa, yang dipanggil kelikatan ketara. Kelikatan cecair bukan Newtonian bergantung bukan sahaja pada suhu, tetapi juga pada kadar ricih, masa, dan penipisan ricih atau penebalan ricih.

2. Sifat buburan

Buburan ialah cecair bukan Newtonian, iaitu campuran pepejal-cecair. Untuk memenuhi keperluan proses salutan seterusnya, buburan perlu mempunyai tiga ciri berikut:

① Kecairan yang baik. Kebendalir boleh diperhatikan dengan mengacaukan buburan dan membenarkannya mengalir secara semula jadi. Kesinambungan yang baik, berterusan mati dan mati bermakna kecairan yang baik. Kebendalir adalah berkaitan dengan kandungan pepejal dan kelikatan buburan,

(2) meratakan. Kelicinan buburan menjejaskan kerataan dan kesamaan salutan.

③ Reologi. Reologi merujuk kepada ciri ubah bentuk buburan dalam aliran, dan sifatnya mempengaruhi kualiti kepingan tiang.

3. Asas penyebaran buburan

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 Campuran serbuk kering. Zarah bersentuhan antara satu sama lain dalam bentuk titik, titik, satah, dan garis,

② Peringkat menguli lumpur separuh kering. Pada peringkat ini, selepas serbuk kering dicampur sama rata, cecair pengikat atau pelarut ditambah, dan bahan mentah basah dan berlumpur. Selepas kacau kuat pengadun, bahan tertakluk kepada ricih dan geseran daya mekanikal, dan akan ada geseran dalaman antara zarah. Di bawah setiap daya, zarah bahan mentah cenderung sangat tersebar. Peringkat ini mempunyai kesan yang sangat penting pada saiz dan kelikatan buburan siap.

③ Peringkat pencairan dan penyebaran. Selepas diuli, pelarut ditambah perlahan-lahan untuk melaraskan kelikatan buburan dan kandungan pepejal. Pada peringkat ini, penyebaran dan aglomerasi wujud bersama, dan akhirnya mencapai kestabilan. Pada peringkat ini, serakan bahan dipengaruhi terutamanya oleh daya mekanikal, rintangan geseran antara serbuk dan cecair, daya ricih serakan berkelajuan tinggi, dan interaksi hentaman antara buburan dan dinding bekas.

Gambar

Analisis parameter yang mempengaruhi sifat buburan

Ia adalah indeks penting untuk memastikan ketekalan bateri dalam proses pengeluaran bateri bahawa buburan harus mempunyai kestabilan yang baik. Dengan berakhirnya buburan gabungan, pencampuran berhenti, buburan akan muncul penyelesaian, pemberbukuan dan fenomena lain, mengakibatkan zarah besar, yang akan mempunyai kesan yang lebih besar pada salutan berikutnya dan proses lain. Parameter utama kestabilan buburan ialah kecairan, kelikatan, kandungan pepejal dan ketumpatan.

1. Kelikatan buburan

Kelikatan pes elektrod yang stabil dan sesuai adalah sangat penting untuk proses salutan kepingan elektrod. Kelikatan terlalu tinggi atau terlalu rendah tidak kondusif untuk salutan kepingan kutub, buburan dengan kelikatan tinggi tidak mudah untuk mendakan dan penyebaran akan menjadi lebih baik, tetapi kelikatan yang tinggi tidak kondusif untuk kesan meratakan, tidak kondusif untuk salutan; Kelikatan terlalu rendah adalah tidak baik, kelikatan adalah rendah, walaupun aliran buburan adalah baik, tetapi sukar untuk kering, mengurangkan kecekapan pengeringan salutan, keretakan salutan, penggumpalan zarah buburan, konsistensi ketumpatan permukaan tidak baik.

Masalah yang sering berlaku dalam proses pengeluaran kami ialah perubahan kelikatan, dan “perubahan” di sini boleh dibahagikan kepada perubahan serta-merta dan perubahan statik. Perubahan sementara merujuk kepada perubahan drastik dalam proses ujian kelikatan, dan perubahan statik merujuk kepada perubahan kelikatan selepas satu tempoh masa. Kelikatan berbeza dari tinggi ke rendah, dari tinggi ke rendah. Secara umumnya, faktor utama yang mempengaruhi kelikatan buburan adalah kelajuan mencampurkan buburan, kawalan masa, susunan ramuan, suhu dan kelembapan persekitaran, dan lain-lain. Terdapat banyak faktor, apabila kita bertemu perubahan kelikatan harus bagaimana untuk menganalisis dan menyelesaikannya? Kelikatan buburan pada asasnya ditentukan oleh pengikat. Bayangkan bahawa tanpa pengikat PVDF/CMC/SBR (Rajah 2, 3), atau jika pengikat tidak menggabungkan bahan hidup dengan baik, adakah bahan hidup pepejal dan agen pengalir akan membentuk cecair bukan Newtonian dengan salutan seragam? jangan! Oleh itu, untuk menganalisis dan menyelesaikan sebab perubahan kelikatan buburan, kita harus bermula dari sifat pengikat dan tahap penyebaran buburan.

Gambar

Gbr. 2. Struktur molekul PVDF

Gambar

Rajah 3. Formula molekul CMC

(1) kelikatan meningkat

Different slurry systems have different viscosity change rules. At present, the mainstream slurry system is positive slurry PVDF/NMP oily system, and negative slurry is graphite /CMC/SBR aqueous system.

① Kelikatan buburan positif meningkat selepas satu tempoh masa. Satu sebab (penempatan masa yang singkat) ialah kelajuan pencampuran buburan terlalu cepat, pengikat tidak larut sepenuhnya, dan serbuk PVDF dibubarkan sepenuhnya selepas satu tempoh masa, dan kelikatan meningkat. Secara umumnya, PVDF memerlukan sekurang-kurangnya 3 jam untuk larut sepenuhnya, tidak kira berapa cepat kelajuan kacau tidak dapat mengubah faktor yang mempengaruhi ini, apa yang dipanggil “tergesa-gesa membuat pembaziran”. Sebab kedua (lama) ialah dalam proses berdiri buburan, koloid berubah daripada keadaan sol kepada keadaan gel. Pada masa ini, jika ia dihomogenkan pada kelajuan perlahan, kelikatannya boleh dipulihkan. Sebab ketiga ialah struktur khas terbentuk antara koloid dan bahan hidup dan zarah agen konduktif. Keadaan ini tidak dapat dipulihkan, dan kelikatan buburan tidak dapat dipulihkan selepas meningkat.

Kelikatan buburan negatif meningkat. Kelikatan buburan negatif terutamanya disebabkan oleh pemusnahan struktur molekul pengikat, dan kelikatan buburan meningkat selepas pengoksidaan patah rantai molekul. Jika bahan tersebar secara berlebihan, saiz zarah akan berkurangan dengan banyak, dan kelikatan buburan juga akan meningkat.

(2) kelikatan berkurangan

① The viscosity of positive slurry decreases. One of the reasons, adhesive colloid changes in character. There are many reasons for the change, such as strong shear force during slurry transfer, qualitative change of water absorption by binder, structural change and degradation of itself in the process of mixing. The second reason is that the uneven stirring and dispersion leads to the large area settlement of solid materials in the slurry. The third reason is that in the process of stirring, the adhesive is subjected to strong shear force and friction of equipment and living material, and changes in properties at high temperature, resulting in a decrease in viscosity.

Kelikatan buburan negatif berkurangan. Salah satu sebabnya ialah terdapat kekotoran yang bercampur dalam CMC. Kebanyakan kekotoran dalam CMC adalah resin polimer tidak larut. Apabila CMC bercampur dengan kalsium dan magnesium, kelikatannya akan berkurangan. Sebab kedua ialah natrium hidroksimetil selulosa, yang terutamanya gabungan C/O. Kekuatan ikatan sangat lemah dan mudah dimusnahkan oleh daya ricih. Apabila kelajuan kacau terlalu cepat atau masa kacau terlalu lama, struktur CMC mungkin musnah. CMC memainkan peranan penebalan dan penstabilan dalam buburan negatif, dan memainkan peranan penting dalam penyebaran bahan mentah. Sebaik sahaja strukturnya dimusnahkan, ia pasti akan menyebabkan penyelesaian buburan dan pengurangan kelikatan. Sebab ketiga ialah kemusnahan pengikat SBR. Dalam pengeluaran sebenar, CMC dan SBR biasanya dipilih untuk bekerjasama, dan peranan mereka berbeza. SBR terutamanya memainkan peranan pengikat, tetapi ia terdedah kepada demulsifikasi di bawah kacau jangka panjang, mengakibatkan kegagalan ikatan dan pengurangan kelikatan buburan.

(3) Keadaan khusus (berbentuk jeli tepat pada masanya tinggi dan rendah)

Dalam proses penyediaan pes positif, pes kadang-kadang bertukar menjadi jeli. Terdapat dua sebab utama untuk ini: pertama, air. Memandangkan penyerapan lembapan bahan hidup dan kawalan lembapan dalam proses pencampuran adalah tidak baik, penyerapan lembapan bahan mentah atau kelembapan persekitaran pencampuran adalah tinggi, mengakibatkan penyerapan air oleh PVDF ke dalam jeli. Kedua, nilai pH buburan atau bahan. Semakin tinggi nilai pH, kawalan lembapan adalah lebih ketat, terutamanya pencampuran bahan nikel tinggi seperti NCA dan NCM811.

Kelikatan buburan turun naik, salah satu sebabnya mungkin buburan tidak sepenuhnya stabil dalam proses ujian, dan kelikatan buburan sangat dipengaruhi oleh suhu. Terutama selepas tersebar pada kelajuan tinggi, terdapat kecerunan suhu tertentu dalam suhu dalaman buburan, dan kelikatan sampel yang berbeza tidak sama. Alasan kedua ialah penyebaran buburan yang lemah, bahan hidup, pengikat, agen pengalir adalah penyebaran yang tidak baik, buburan tidak kecairan yang baik, kelikatan buburan semulajadi adalah tinggi atau rendah.

2. Saiz buburan

Selepas buburan digabungkan, adalah perlu untuk mengukur saiz zarahnya, dan kaedah pengukuran saiz zarah biasanya kaedah pengikis. Saiz zarah adalah parameter penting untuk mencirikan kualiti buburan. Saiz zarah mempunyai pengaruh penting ke atas proses salutan, proses penggulungan dan prestasi bateri. Secara teorinya, lebih kecil saiz buburan, lebih baik. Apabila saiz zarah terlalu besar, kestabilan buburan akan terjejas, pemendapan, konsistensi buburan adalah lemah. Dalam proses salutan penyemperitan, akan ada bahan penyekat, tiang kering selepas pitting, mengakibatkan masalah kualiti tiang. Dalam proses rolling berikut, disebabkan oleh tegasan yang tidak sekata di kawasan salutan yang buruk, ia adalah mudah untuk menyebabkan pecah tiang dan keretakan mikro tempatan, yang akan menyebabkan kemudaratan besar kepada prestasi berbasikal, prestasi nisbah dan prestasi keselamatan bateri.

Bahan aktif positif dan negatif, pelekat, agen pengalir dan bahan utama lain mempunyai saiz dan ketumpatan zarah yang berbeza. Dalam proses mengacau, akan ada percampuran, penyemperitan, geseran, aglomerasi dan mod hubungan lain yang berbeza. Pada peringkat bahan mentah dicampur secara beransur-ansur, dibasahi oleh pelarut, bahan besar pecah dan beransur-ansur cenderung kepada kestabilan, akan berlaku pencampuran bahan yang tidak sekata, pelarutan pelekat yang lemah, penggumpalan zarah halus yang serius, perubahan dalam sifat pelekat dan keadaan lain, yang akan membawa kepada penjanaan zarah yang besar.

Sebaik sahaja kita memahami apa yang menyebabkan zarah muncul, kita perlu menangani masalah ini dengan ubat yang sesuai. Bagi pencampuran serbuk kering bahan, saya secara peribadi berpendapat bahawa kelajuan pengadun mempunyai sedikit pengaruh pada tahap pencampuran serbuk kering, tetapi mereka memerlukan masa yang cukup untuk memastikan keseragaman pencampuran serbuk kering. Sekarang sesetengah pengeluar memilih pelekat serbuk dan beberapa memilih penyelesaian cecair pelekat yang baik, dua pelekat yang berbeza menentukan proses yang berbeza, penggunaan pelekat serbuk memerlukan masa yang lebih lama untuk membubarkan, jika tidak pada lewat akan muncul bengkak, lantunan, perubahan kelikatan, dan lain-lain. aglomerasi antara zarah halus tidak dapat dielakkan, tetapi kita harus memastikan bahawa terdapat geseran yang mencukupi antara bahan untuk membolehkan zarah aglomerasi kelihatan penyemperitan, penghancuran, kondusif untuk mencampurkan. Ini memerlukan kita mengawal kandungan pepejal dalam pelbagai peringkat buburan, kandungan pepejal yang terlalu rendah akan menjejaskan penyebaran geseran antara zarah.

3. Kandungan pepejal buburan

Kandungan pepejal buburan berkait rapat dengan kestabilan buburan, proses dan formula yang sama, semakin tinggi kandungan pepejal buburan, semakin besar kelikatan, dan sebaliknya. Dalam julat tertentu, semakin tinggi kelikatan, semakin tinggi kestabilan buburan. Apabila kami mereka bentuk bateri, kami biasanya menyimpulkan ketebalan teras teras daripada kapasiti bateri kepada reka bentuk kepingan elektrod, jadi reka bentuk kepingan elektrod hanya berkaitan dengan ketumpatan permukaan, ketumpatan bahan hidup, ketebalan. dan parameter lain. Parameter lembaran elektrod diselaraskan oleh penyalut dan penekan penggelek, dan kandungan pepejal buburan tidak mempunyai pengaruh langsung ke atasnya. Jadi, adakah tahap kandungan pepejal buburan penting?

(1) Kandungan pepejal mempunyai pengaruh tertentu untuk meningkatkan kecekapan kacau dan kecekapan salutan. Semakin tinggi kandungan pepejal, semakin pendek masa kacau, semakin kurang penggunaan pelarut, semakin tinggi kecekapan pengeringan salutan, menjimatkan masa.

(2) Kandungan pepejal mempunyai keperluan tertentu untuk peralatan. Buburan dengan kandungan pepejal yang tinggi mempunyai kerugian yang lebih tinggi kepada peralatan, kerana semakin tinggi kandungan pepejal, semakin serius peralatan itu haus.

(3) Buburan dengan kandungan pepejal yang tinggi adalah lebih stabil. Keputusan ujian kestabilan beberapa buburan (seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah) menunjukkan bahawa TSI (indeks kestabilan) 1.05 dalam kacau konvensional adalah lebih tinggi daripada 0.75 dalam proses kacau kelikatan tinggi, jadi kestabilan buburan yang diperolehi oleh kelikatan tinggi. proses kacau adalah lebih baik daripada yang diperolehi melalui proses kacau konvensional. Tetapi buburan dengan kandungan pepejal yang tinggi juga akan menjejaskan kecairannya, yang sangat mencabar untuk peralatan dan juruteknik proses salutan.

Gambar

(4) Buburan dengan kandungan pepejal yang tinggi boleh mengurangkan ketebalan antara salutan dan mengurangkan rintangan dalaman bateri.

4. Ketumpatan pulpa

Ketumpatan saiz adalah parameter penting untuk mencerminkan ketekalan saiz. Kesan penyebaran saiz boleh disahkan dengan menguji ketumpatan saiz pada kedudukan yang berbeza. Dalam ini tidak akan berulang, melalui ringkasan di atas, saya percaya bahawa kami menyediakan pes elektrod yang baik.