Производња и производња литијум-јонских батерија је процес уско повезан једним технолошким кораком. У целини, производња литијумске батерије укључује процес производње електрода, процес састављања батерије и завршно убризгавање течности, предпуњење, формирање и процес старења. У ове три фазе процеса, сваки процес се може поделити на неколико кључних процеса, сваки корак ће имати велики утицај на коначни учинак батерије.

У фази процеса, може се поделити на пет процеса: припрема пасте, наношење пасте, пресовање ваљком, сечење и сушење. У процесу монтаже батерије, а према различитим спецификацијама и моделима батерија, грубо се дели на намотавање, шкољку, заваривање и друге процесе. У завршној фази убризгавања течности, укључујући убризгавање течности, издув, заптивање, претходно пуњење, формирање, старење и друге процесе. Процес производње електрода је основни садржај целокупне производње литијумских батерија, што је повезано са електрохемијским перформансама батерије, а квалитет суспензије је посебно важан.

Једна, основна теорија каше

Суспензија електроде литијум-јонске батерије је врста течности, обично се може поделити на њутновску течност и нењутновску течност. Међу њима, нењутновска течност се може поделити на дилатантну пластичну течност, временски зависну нењутновску течност, псеудопластичну течност и Бингхам пластичну течност. Њутнова течност је течност ниског вискозитета која се лако деформише под напоном, а напон смицања је пропорционалан брзини деформације. Флуид у коме је напон смицања у било којој тачки линеарна функција брзине смичуће деформације. Многе течности у природи су Њутнове течности. Већина чистих течности као што су вода и алкохол, лака уља, раствори нискомолекуларних једињења и гасови мале брзине су Њутновске течности.

Нењутновска течност се односи на течност која не задовољава Њутнов експериментални закон вискозности, то јест, однос између напона на смицање и брзине смичног деформисања није линеаран. Нењутновске течности се широко налазе у животу, производњи и природи. Концентровани раствори полимера и суспензије полимера су углавном нењутновске течности. Већина биолошких течности је сада дефинисана као нењутновске течности. Нењутновске течности укључују крв, лимфу и цистичне течности, као и „полу-течности“ као што је цитоплазма.

Суспензија електрода се састоји од разних сировина са различитом специфичном тежином и величином честица, и меша се и диспергује у чврстој-течној фази. Формирана суспензија је нењутновска течност. Суспензија литијумске батерије може се поделити на две врсте позитивну и негативну суспензију, због различитог система суспензије (уљаног, воденог), његова природа ће варирати. Међутим, следећи параметри се могу користити за одређивање својстава суспензије:

1. Вискозитет суспензије

Вискозност је мера вискозности течности и израз силе течности на њен феномен унутрашњег трења. Када течност тече, она производи унутрашње трење између својих молекула, што се назива вискозитет течности. Вискозност се изражава вискозитетом, који се користи за карактеризацију фактора отпорности који се односи на својства течности. Вискозност се дели на динамичку вискозност и условну вискозност.

Вискозитет се дефинише као пар паралелних плоча, површина А, Др Апарт, испуњених А течношћу. Сада примените потисак Ф на горњу плочу да бисте произвели промену брзине ДУ. Пошто вискозитет течности преноси ову силу слој по слој, сваки слој течности се такође креће у складу са тим, формирајући градијент брзине ду/Др, који се назива брзина смицања, представљен са Р’. Ф/А се назива напон смицања, изражен као τ. Однос између брзине смицања и напона смицања је следећи:

(Ф/А) = ета (ду/Др)

Њутнов флуид је у складу са Њутновом формулом, вискозитет је повезан само са температуром, а не брзином смицања, τ је пропорционално Д.

Нењутновске течности не одговарају Њутновој формули τ/Д=ф(Д). Вискозитет при датом τ/Д је ηа, што се назива привидна вискозност. Вискозност нењутновских течности зависи не само од температуре, већ и од брзине смицања, времена и смичног стањивања или смицања.

2. Својства стајњака

Муљ је нењутновска течност, која је мешавина чврстог и течног. Да би испунио захтеве накнадног процеса премазивања, суспензија треба да има следеће три карактеристике:

① Добра ликвидност. Флуидност се може посматрати мешањем суспензије и омогућавањем да природно тече. Добар континуитет, континуирано искључење значи добру ликвидност. Флуидност се односи на садржај чврсте материје и вискозитет суспензије,

(2) нивелисање. Глаткоћа каше утиче на равност и равномерност премаза.

③ Реологија. Реологија се односи на карактеристике деформације суспензије у току, а њена својства утичу на квалитет стубног лима.

3. Подлога за дисперзију суспензије

Производња електрода литијум-јонске батерије, катодна паста лепком, проводљиво средство, састав катодног материјала; Негативна паста се састоји од лепка, графитног праха и тако даље. Припрема позитивне и негативне суспензије обухвата низ технолошких процеса, као што су мешање, растварање и дисперговање између течних и течних, течних и чврстих материјала, а праћена је променама температуре, вискозитета и средине у овом процесу. Процес мешања и дисперзије суспензије литијум-јонске батерије може се поделити на процес макро мешања и процес микро дисперзије, који су увек праћени целим процесом припреме литијум-јонске батерије. Припрема каше углавном пролази кроз следеће фазе:

① Мешање сувог праха. Честице додирују једна другу у облику тачака, тачака, равни и линија,

② Фаза гњечења полусувог блата. У овој фази, након што се суви прах равномерно измеша, додаје се везивна течност или растварач, а сировина је мокра и блатњава. Након снажног мешања миксера, материјал је подвргнут смицању и трењу механичке силе, а између честица ће доћи до унутрашњег трења. Под сваком силом, честице сировог материјала имају тенденцију да буду високо распршене. Ова фаза има веома важан утицај на величину и вискозитет готовог раствора.

③ Фаза разблаживања и дисперзије. После гнетења, растварач је додат полако да би се подесио вискозитет суспензије и садржај чврсте супстанце. У овој фази, дисперзија и агломерација коегзистирају и коначно достижу стабилност. У овој фази, на дисперзију материјала углавном утичу механичка сила, отпор трења између праха и течности, брза дисперзиона сила смицања и интеракција удара између суспензије и зида контејнера.

Слика

Анализа параметара који утичу на својства суспензије

Важан показатељ да би се обезбедила конзистентност батерије у процесу производње батерије је да каша треба да има добру стабилност. Са завршетком комбиноване суспензије, мешање престаје, појавиће се таложење, флокулација и друге појаве које резултирају великим честицама, које ће имати већи утицај на накнадно наношење премаза и друге процесе. Главни параметри стабилности суспензије су флуидност, вискозност, садржај чврсте супстанце и густина.

1. Вискозитет суспензије

Стабилан и одговарајући вискозитет електродне пасте је веома важан за процес облагања електродног лима. Вискозност је превисока или прениска не погодује поларном премазивању комада, кашу са високим вискозитетом није лако таложити и дисперзија ће бити боља, али висока вискозност не погодује ефекту нивелисања, није погодна за премазивање; Пренизак вискозитет није добар, вискозитет је низак, иако је проток суспензије добар, али се тешко осуши, смањује ефикасност сушења премаза, пуцање премаза, агломерација честица каше, конзистенција површинске густине није добра.

Проблем који се често јавља у нашем производном процесу је промена вискозитета, а „промена“ се овде може поделити на тренутну промену и статичку промену. Пролазна промена се односи на драстичну промену у процесу испитивања вискозитета, а статичка промена се односи на промену вискозитета након одређеног временског периода. Вискозитет варира од високог до ниског, од високог до ниског. Уопштено говорећи, главни фактори који утичу на вискозност суспензије су брзина мешања суспензије, контрола времена, редослед састојака, температура и влажност околине, итд. Постоји много фактора, када се сретнемо са променом вискозитета треба да буде како то анализирати и решити? Вискозитет суспензије је у суштини одређен везивом. Замислите да без везива ПВДФ/ЦМЦ/СБР (Сл. 2, 3), или ако везиво не комбинује добро живу материју, да ли ће чврста жива материја и проводљиво средство формирати нењутновски флуид са једноличним премазом? Немој! Стога, да бисмо анализирали и решили разлог промене вискозитета суспензије, треба поћи од природе везива и степена дисперзије суспензије.

Слика

ШИПАК. 2. Молекуларна структура ПВДФ-а

Слика

Слика 3. Молекуларна формула ЦМЦ

(1) вискозитет се повећава

Различити системи суспензије имају различита правила промене вискозитета. Тренутно, главни систем суспензије је позитивна суспензија ПВДФ/НМП уљни систем, а негативна суспензија је графит /ЦМЦ/СБР водени систем.

① Вискозитет позитивне суспензије се повећава након одређеног временског периода. Један од разлога (кратко постављање) је тај што је брзина мешања суспензије пребрза, везиво није у потпуности растворено, а ПВДФ прах се потпуно раствори након одређеног временског периода, а вискозитет се повећава. Уопштено говорећи, ПВДФ-у је потребно најмање 3 сата да се потпуно раствори, без обзира на то колико брзо брзина мешања не може да промени овај утицајни фактор, такозвана „журба чини отпад“. Други разлог (дуго времена) је тај што у процесу стајања суспензије колоид прелази из солног стања у стање гела. У овом тренутку, ако се хомогенизује малом брзином, његов вискозитет се може вратити. Трећи разлог је што се између колоидног и живог материјала и честица проводног агенса формира посебна структура. Ово стање је неповратно, а вискозитет суспензије се не може вратити након повећања.

Повећава се вискозитет негативне суспензије. Вискозност негативне суспензије је углавном узрокована уништавањем молекуларне структуре везива, а вискозност суспензије се повећава након оксидације лома молекулског ланца. Ако је материјал прекомерно распршен, величина честица ће се знатно смањити, а вискозитет суспензије ће такође бити повећан.

(2) вискозност је смањена

① Вискозитет позитивне суспензије се смањује. Један од разлога, адхезивни колоид мења карактер. Постоји много разлога за промену, као што су јака сила смицања током преноса суспензије, квалитативна промена упијања воде везивом, структурна промена и сама деградација у процесу мешања. Други разлог је тај што неравномерно мешање и дисперзија доводе до таложења чврстих материјала велике површине у каши. Трећи разлог је тај што је у процесу мешања лепак подвргнут јакој сили смицања и трењу опреме и живог материјала, и променама својстава на високој температури, што резултира смањењем вискозитета.

Вискозитет негативне суспензије се смањује. Један од разлога је што се у ЦМЦ-у мешају нечистоће. Већина нечистоћа у ЦМЦ-у су нерастворљива полимерна смола. Када се ЦМЦ меша са калцијумом и магнезијумом, његов вискозитет ће бити смањен. Други разлог је натријум хидроксиметил целулоза, која је углавном комбинација Ц/О. Чврстоћа везе је веома слаба и лако се уништава силом смицања. Када је брзина мешања пребрза или је време мешања предуго, структура ЦМЦ може бити уништена. ЦМЦ игра улогу згушњавања и стабилизације у негативној суспензији, и игра важну улогу у дисперзији сировина. Једном када је његова структура уништена, неизбежно ће изазвати таложење и смањење вискозитета. Трећи разлог је уништавање СБР везива. У стварној продукцији, ЦМЦ и СБР се обично бирају да раде заједно, а њихове улоге су различите. СБР углавном игра улогу везива, али је подложан демулзификацији при дуготрајном мешању, што доводи до квара везе и смањења вискозитета суспензије.

(3) Посебне околности (желеасто правовремено високо и ниско)

У процесу припреме позитивне пасте, паста се понекад претвара у желе. За то постоје два главна разлога: прво, вода. С обзиром на то да апсорпција влаге живих супстанци и контрола влаге у процесу мешања нису добри, апсорпција влаге сировина или влажност окружења за мешање је висока, што резултира апсорпцијом воде ПВДФ-ом у желе. Друго, пХ вредност суспензије или материјала. Што је већа пХ вредност, контрола влаге је строжа, посебно мешање материјала са високим садржајем никла као што су НЦА и НЦМ811.

Вискозност суспензије варира, један од разлога може бити то што суспензија није у потпуности стабилизована у процесу испитивања, а на вискозитет суспензије у великој мери утиче температура. Нарочито након што се распрши великом брзином, постоји одређени температурни градијент у унутрашњој температури суспензије, а вискозитет различитих узорака није исти. Други разлог је лоша дисперзија суспензије, живог материјала, везива, проводљиво средство није добра дисперзија, каша није добра течност, природни вискозитет каше је висок или низак.

2. Величина каше

Након што се суспензија комбинује, потребно је измерити њену величину честица, а метода мерења величине честица је обично методом стругања. Величина честица је важан параметар за карактеризацију квалитета суспензије. Величина честица има важан утицај на процес наношења премаза, процес ваљања и перформансе батерије. Теоретски, што је мања величина каше, то боље. Када је величина честица превелика, стабилност каше ће бити погођена, таложење, конзистенција каше је лоша. У процесу екструзионог премаза, постојаће материјал за блокирање, који се осуши након удубљења, што ће резултирати проблемима квалитета стубова. У следећем процесу ваљања, због неуједначеног напрезања у подручју лошег премаза, лако је изазвати ломљење стубова и локалне микропукотине, што ће проузроковати велику штету перформансама бициклизма, перформансама односа и безбедносним перформансама батерије.

Позитивне и негативне активне супстанце, лепкови, проводни агенси и други главни материјали имају различите величине честица и густине. У процесу мешања долази до мешања, екструзије, трења, агломерације и других различитих начина контакта. У фазама постепеног мешања сировина, влажења растварачем, ломљења великог материјала и постепеног настојања на стабилност, доћи ће до неравномерног мешања материјала, лошег растварања лепка, озбиљне агломерације финих честица, промена у својствима лепка и других услова, који ће доводе до стварања великих честица.

Када схватимо шта узрокује појаву честица, морамо да решимо ове проблеме одговарајућим лековима. Што се тиче мешања сувог праха материјала, ја лично сматрам да брзина миксера мало утиче на степен мешања сувог праха, али им је потребно довољно времена да се обезбеди уједначеност мешања сувог праха. Сада неки произвођачи бирају лепак у праху, а неки бирају добар лепак у течном раствору, два различита лепка одређују различите процесе, употреба прашкастог лепка захтева дуже време да се раствори, иначе ће се касније појавити оток, одскок, промена вискозитета итд. агломерација између финих честица је неизбежна, али треба да обезбедимо да постоји довољно трења између материјала како би се честице агломерације појавиле као екструзија, дробљење, погодно за мешање. Ово захтева од нас да контролишемо садржај чврсте супстанце у различитим фазама суспензије, пренизак садржај чврсте супстанце ће утицати на дисперзију трења између честица.

3. Чврсти садржај каше

Садржај чврсте масе у суспензији је уско повезан са стабилношћу суспензије, исти процес и формула, што је већи садржај чврсте суспензије, већи је и вискозитет, и обрнуто. У одређеном опсегу, што је већи вискозитет, то је већа стабилност суспензије. Када дизајнирамо батерију, генерално закључујемо дебљину језгра језгра од капацитета батерије до дизајна електродног листа, тако да је дизајн електродног листа повезан само са површинском густином, густином живе материје, дебљином и други параметри. Параметри електродног лима се подешавају помоћу преса за наношење премаза и ваљака, а чврсти садржај суспензије нема директан утицај на њега. Дакле, да ли је ниво чврстог садржаја каше мало битан?

(1) Чврсти садржај има одређени утицај на побољшање ефикасности мешања и ефикасности облагања. Што је већи садржај чврсте материје, краће је време мешања, мања је потрошња растварача, већа је ефикасност сушења премаза, штедећи време.

(2) Чврсти садржај има одређене захтеве за опрему. Муљ са високим садржајем чврсте материје има већи губитак у опреми, јер што је већи садржај чврсте материје, то је хабање опреме озбиљније.

(3) Суспензија са високим садржајем чврсте супстанце је стабилнија. Резултати теста стабилности неке суспензије (као што је приказано на слици испод) показују да је ТСИ (индекс нестабилности) од 1.05 при конвенционалном мешању већи од оног од 0.75 у процесу мешања високог вискозитета, тако да је стабилност суспензије добијена високовискозним процес мешања је бољи од оног добијеног конвенционалним поступком мешања. Али каша са високим садржајем чврсте материје такође ће утицати на њену течност, што је веома изазовно за опрему и техничаре процеса наношења премаза.

Слика

(4) Суспензија са високим садржајем чврсте супстанце може смањити дебљину између премаза и смањити унутрашњи отпор батерије.

4. Густина пулпе

Густина величине је важан параметар који одражава конзистентност величине. Ефекат дисперзије величине може се проверити тестирањем густине величине на различитим позицијама. У овом се неће понављати, кроз горњи резиме, верујем да смо припремили добру пасту за електроде.