Produksi jeung pabrik batré ion litium mangrupakeun prosés numbu raket ku hiji hambalan téhnologis. Sacara umum, produksi batré litium ngawengku prosés manufaktur éléktroda, prosés assembly batré jeung suntik cair final, precharge, formasi jeung prosés sepuh. Dina tilu tahapan prosés ieu, unggal prosés bisa dibagi kana sababaraha prosés konci, unggal hambalan bakal boga dampak hébat kana kinerja ahir batréna.

Dina tahap prosés, éta bisa dibagi kana lima prosés: préparasi némpelkeun, palapis némpelkeun, roller mencét, motong na drying. Dina prosés assembly batré, sarta nurutkeun spésifikasi batré béda jeung model, kasarna dibagi kana pungkal, cangkang, las jeung prosés lianna. Dina tahap ahir suntik cair, kaasup suntik cair, knalpot, sealing, prefilling, formasi, sepuh jeung prosés lianna. Prosés manufaktur éléktroda nyaéta eusi inti sakabeh manufaktur batré litium, nu patali jeung kinerja éléktrokimia batréna, sarta kualitas slurry hususna penting.

Hiji, téori dasar slurry

slurry éléktroda batré ion litium mangrupakeun jenis cairan, biasana bisa dibagi kana cairan Newtonian jeung cairan non-Newtonian. Di antarana, cairan non-Newtonian bisa dibagi kana cairan plastik dilatansi, cairan non-Newtonian gumantung waktu, cairan pseudoplastic jeung cairan plastik bingham. Cairan Newtonian nyaéta cairan viskositas anu rendah anu gampang deformasi dina kaayaan stres sareng tegangan geser sabanding sareng laju deformasi. Cairan anu tegangan geser dina titik mana waé mangrupikeun fungsi linier tina laju deformasi geser. Loba cairan di alam mangrupakeun cairan Newtonian. Kaseueuran cair murni sapertos cai sareng alkohol, minyak hampang, solusi sanyawa molekular rendah sareng gas anu ngalir kalayan laju rendah nyaéta cairan Newtonian.

Cairan non-newtonian nujul kana cairan nu teu nyugemakeun hukum eksperimen Newton ngeunaan viskositas, nyaeta, hubungan antara tegangan geser jeung laju galur geser teu linier. Cairan non-newtonian loba kapanggih dina kahirupan, produksi jeung alam. Leyuran kentel polimér sareng suspensi polimér umumna cairan non-Newtonian. Kalolobaan cairan biologis ayeuna diartikeun salaku cairan non-Newtonian. Cairan non-newtonian kaasup getih, limfa, jeung cairan kista, kitu ogé “semi-cairan” kayaning sitoplasma.

slurry éléktroda diwangun ku rupa-rupa bahan baku kalawan graviti husus béda jeung ukuran partikel, sarta dicampurkeun jeung dispersed dina fase padet-cair. Slurry anu kabentuk nyaéta cairan non-Newtonian. slurry batré litium bisa dibagi kana slurry positif jeung slurry négatip dua rupa, alatan sistem slurry (oily, cai) béda, alam na bakal rupa-rupa. Nanging, parameter di handap ieu tiasa dianggo pikeun nangtukeun sipat slurry:

1. Viskositas slurry

Viskositas mangrupikeun ukuran viskositas cairan sareng ekspresi gaya cairan dina fenomena gesekan internalna. Nalika cairan ngalir, éta ngahasilkeun gesekan internal antara molekul na, nu disebut viskositas cair. Viskositas dinyatakeun ku viskositas, anu dianggo pikeun ngacirian faktor résistansi anu aya hubunganana sareng sipat cair. Viskositas dibagi kana viskositas dinamis jeung viskositas kondisional.

Viscosity is defined as A pair of parallel plates, area A, Dr Apart, filled with A liquid. Now apply a thrust F to the upper plate to produce a velocity change DU. Because the viscosity of the liquid transfers this force layer by layer, each layer of liquid also moves accordingly, forming a velocity gradient du/ Dr, called shear rate, represented by R ‘. F/A is called shear stress, expressed as τ. The relationship between shear rate and shear stress is as follows:

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

Cairan Newton saluyu jeung rumus Newton, viskositas ukur patali jeung suhu, lain laju geser, τ sabanding jeung D.

Cairan non-newtonian teu luyu jeung rumus Newton τ/D=f(D). Viskositas dina τ/D tinangtu nyaéta ηa, anu disebut viskositas semu. Viskositas cairan non-Newtonian henteu ngan gumantung kana suhu, tapi ogé kana laju geser, waktos, sareng thinning geser atanapi thickening geser.

2. sipat slurry

Slurry nyaéta cairan non-Newtonian, anu mangrupa campuran padet-cair. Pikeun nyumponan sarat prosés palapis anu salajengna, slurry kedah ngagaduhan tilu ciri ieu:

① Likuiditas anu saé. Fluiditas bisa dititénan ku agitating slurry sarta ngidinan eta ngalir sacara alami. Kontinuitas anu saé, pareum sareng pareum kontinyu hartosna likuiditas anu saé. Fluiditas aya hubunganana sareng eusi padet sareng viskositas slurry,

(2) leveling. The smoothness of slurry mangaruhan flatness na evenness of palapis nu.

③ Réologi. Rheology nujul kana ciri deformasi slurry dina aliran, sarta sipatna mangaruhan kualitas lambar kutub.

3. pondasi dispersi slurry

Manufaktur éléktroda batré ion litium, némpelkeun katoda ku napel, agén conductive, komposisi bahan katoda; Témpél négatip diwangun ku napel, bubuk grafit sareng saterasna. Nyiapkeun slurry positip sareng négatip kalebet sababaraha prosés téknologi, sapertos nyampur, ngabubarkeun sareng ngabubarkeun antara bahan cair sareng cair, cair sareng padet, sareng dibarengan ku parobihan suhu, viskositas sareng lingkungan dina prosés ieu. Pergaulan jeung prosés dispersi slurry batré ion litium bisa dibagi kana prosés campur kode makro jeung prosés dispersi mikro, nu sok dibarengan ku sakabeh proses persiapan slurry batré ion litium. Nyiapkeun slurry umumna ngaliwatan tahapan ieu:

① Pergaulan bubuk garing. Partikel saling kontak dina bentuk titik, titik, pesawat, sareng garis,

② Tahap kneading leutak semi-garing. Dina tahap ieu, sanggeus bubuk garing dicampurkeun merata, cairan binder atawa pangleyur ditambahkeun, sarta bahan baku anu baseuh jeung bécék. Saatos aduk kuat mixer, bahan anu subjected kana geser jeung gesekan gaya mékanis, sarta bakal aya gesekan internal antara partikel. Dina unggal gaya, partikel bahan baku condong jadi kacida dispersed. Tahap ieu gaduh pangaruh anu penting pisan dina ukuran sareng viskositas slurry anu parantos réngsé.

③ Éncér jeung tahap dispersi. Saatos kneading, pangleyur ditambahkeun lalaunan pikeun nyaluyukeun viskositas slurry jeung eusi padet. Dina tahap ieu, dispersi sareng aglomerasi hirup babarengan, sareng tungtungna ngahontal stabilitas. Dina tahap ieu, dispersi bahan utamana kapangaruhan ku gaya mékanis, résistansi frictional antara bubuk jeung cair,-speed tinggi gaya geser dispersi, sarta interaksi dampak antara slurry na témbok wadahna.

Gambarna

Analysis of parameters affecting slurry properties

Ieu mangrupa indéks penting pikeun mastikeun konsistensi batré dina prosés produksi batré nu slurry kudu boga stabilitas alus. Jeung ahir slurry digabungkeun, Pergaulan eureun, slurry bakal muncul pakampungan, flocculation jeung fenomena séjén, hasilna partikel badag, nu bakal boga dampak gede dina palapis saterusna jeung prosés séjén. Parameter utama stabilitas slurry nyaéta fluiditas, viskositas, eusi padet sareng dénsitas.

1. Viskositas slurry

The viskositas stabil sarta luyu tina némpelkeun éléktroda pohara penting pikeun prosés palapis lambar éléktroda. Viskositas teuing tinggi atawa low teuing teu kondusif pikeun palapis sapotong polar, slurry kalawan viskositas tinggi teu gampang endapanana jeung dispersi bakal hadé, tapi viskositas tinggi teu kondusif pikeun éfék leveling, teu kondusif pikeun palapis; Viskositas teuing low teu alus, viskositas low, sanajan aliran slurry téh alus, tapi hese garing, ngurangan efisiensi drying of palapis, cracking palapis, agglomeration partikel slurry, konsistensi dénsitas permukaan teu alus.

Masalah anu sering kajantenan dina prosés produksi urang nyaéta parobahan viskositas, sareng “robah” di dieu tiasa dibagi kana parobahan sakedapan sareng parobahan statik. Parobahan samentara ngarujuk kana parobahan drastis dina prosés uji viskositas, sareng parobahan statik ngarujuk kana parobahan viskositas saatos sababaraha waktos. Viskositasna beda-beda ti luhur ka handap, ti luhur ka handap. Sacara umum, faktor utama mangaruhan viskositas slurry nyaéta laju Pergaulan slurry, kontrol waktu, urutan bahan, suhu lingkungan jeung kalembaban, jsb Aya loba faktor, lamun urang papanggih robah viskositas kudu kumaha cara analisa jeung ngajawab eta? Viskositas slurry dasarna ditangtukeun ku binder nu. Ngabayangkeun yén tanpa binder PVDF / CMC / SBR (Gbr. 2, 3), atawa lamun binder teu ngagabungkeun zat hirup ogé, bakal zat hirup padet jeung agén conductive ngabentuk cairan non-Newtonian kalawan palapis seragam? Entong! Ku alatan éta, pikeun nganalisis jeung ngajawab alesan parobahan viskositas slurry, urang kudu mimitian ti sifat binder jeung slurry dispersi gelar.

Gambarna

BUAH ARA. 2. Struktur molekul PVDF

Gambarna

Gambar 3. Rumus molekular CMC

(1) viskositas naek

Sistem slurry anu béda gaduh aturan parobahan viskositas anu béda. Ayeuna, sistem slurry mainstream nyaéta slurry positip PVDF / NMP sistem oily, sarta slurry négatip nyaéta grafit / CMC / SBR Sistim cai.

① The viskositas slurry positif naek sanggeus hiji periode waktu. Hiji alesan (panempatan waktos pondok) éta speed slurry Pergaulan teuing gancang, map teu pinuh leyur, sarta bubuk PVDF geus leyur pinuh sanggeus hiji periode waktu, sarta viskositas naek. Sacara umum, PVDF peryogi sahenteuna 3 jam pikeun ngabubarkeun pinuh, henteu paduli sabaraha gancang kagancangan aduk teu tiasa ngarobih faktor anu mangaruhan ieu, anu disebut “buru-buru ngajadikeun runtah”. Alesan kadua (lila) nyaéta yén dina prosés ngadeg slurry, koloid robah tina kaayaan sol ka kaayaan gél. Dina waktos ieu, upami homogenisasi dina laju anu laun, viskositasna tiasa dibalikeun deui. Alesan katilu nyaéta struktur husus kabentuk antara koloid jeung bahan hirup jeung partikel agén conductive. Kaayaan ieu teu tiasa malik, sareng viskositas slurry henteu tiasa dibalikeun deui saatos ningkat.

Viskositas slurry négatip naek. Viskositas slurry négatip utamana disababkeun ku karuksakan struktur molekular map, sarta viskositas slurry ngaronjat sanggeus oksidasi narekahan ranté molekular. Lamun bahan kaleuleuwihan dispersed, ukuran partikel bakal greatly ngurangan, sarta viskositas slurry ogé bakal ngaronjat.

(2) viskositas diréduksi

① Viskositas slurry positip turun. Salah sahiji alesanana, parobahan koloid napel dina karakter. Aya loba alesan pikeun robah, kayaning gaya geser kuat salila mindahkeun slurry, robah kualitatif nyerep cai ku map, robah struktural jeung degradasi sorangan dina prosés Pergaulan. Alesan kadua yén aduk henteu rata sarta dispersi ngabalukarkeun padumukan aréa badag bahan padet dina slurry nu. Alesan katilu nyaéta yén dina prosés aduk, napel ieu subjected kana gaya geser kuat sarta gesekan pakakas sarta bahan hirup, sarta parobahan sipat dina suhu luhur, hasilna panurunan dina viskositas.

Viskositas slurry négatip turun. Salah sahiji alesan nyaéta aya pangotor anu dicampur dina CMC. Kalolobaan pangotor dina CMC mangrupakeun résin polimér leyur. Nalika CMC larut sareng kalsium sareng magnesium, viskositasna bakal ngirangan. Alesan kadua nyaéta natrium hidroksimétil selulosa, anu utamana kombinasi C/O. Kakuatan beungkeut pisan lemah sareng gampang ancur ku gaya geser. Nalika laju aduk gancang teuing atanapi waktos aduk panjang teuing, struktur CMC tiasa ancur. CMC muterkeun hiji thickening sarta Ajeg peran dina slurry négatip, sarta maénkeun peran penting dina dispersi bahan baku. Sakali strukturna ancur, éta pasti bakal nyababkeun padumukan slurry sareng réduksi viskositas. Alesan katilu nyaéta karuksakan SBR binder. Dina produksi sabenerna, CMC na SBR biasana dipilih pikeun gawé bareng, sarta kalungguhan maranéhna béda. SBR utamana maénkeun peran binder, tapi éta rawan demulsification dina jangka panjang aduk, hasilna gagalna beungkeut tur ngurangan viskositas slurry.

(3) kaayaan husus (jelly ngawangun timely tinggi na low)

Dina prosés nyiapkeun némpelkeun positip, némpelkeun kadang janten jelly. Aya dua alesan utama pikeun ieu: kahiji, cai. Tempo yén nyerep Uap zat hirup jeung kontrol Uap dina prosés Pergaulan teu alus, nyerep Uap bahan baku atawa kalembaban lingkungan Pergaulan tinggi, hasilna nyerep cai ku PVDF kana jelly. Kadua, nilai pH slurry atawa bahan. Nu leuwih luhur nilai pH nyaeta, kadali Uap anu leuwih ketat, utamana Pergaulan bahan nikel tinggi kayaning NCA na NCM811.

Viskositas slurry fluctuates, salah sahiji alesan meureun nu slurry teu sagemblengna stabil dina prosés nguji, sarta viskositas slurry ieu greatly kapangaruhan ku suhu. Utamana sanggeus dispersed di speed tinggi, aya gradién hawa tangtu dina suhu internal slurry, sarta viskositas sampel béda henteu sarua. Alesan kadua nyaéta dispersi goréng slurry, bahan hirup, map, agén conductive teu dispersi alus, slurry teu fluidity alus, viskositas slurry alam luhur atawa low.

2. Ukuran slurry

Saatos slurry digabungkeun, perlu pikeun ngukur ukuran partikel na, sarta metoda ukuran partikel biasana metoda scraper. Ukuran partikel mangrupa parameter penting pikeun characterize kualitas slurry. Ukuran partikel boga pangaruh penting dina prosés palapis, prosés rolling jeung kinerja batré. Sacara téoritis, langkung alit ukuran slurry, langkung saé. Nalika ukuran partikel badag teuing, stabilitas slurry bakal kapangaruhan, sedimentasi, konsistensi slurry goréng. Dina prosés palapis Tonjolan, bakal aya bahan blocking, kutub garing sanggeus pitting nu, hasilna masalah kualitas kutub. Dina prosés rolling handap, alatan stress henteu rata di wewengkon palapis goréng, éta gampang ngabalukarkeun pegatna kutub sarta mikro-retak lokal, nu bakal ngakibatkeun ngarugikeun hébat kana kinerja Ngabuburit, kinerja rasio jeung kinerja kaamanan batréna.

Zat aktif positip jeung négatif, napel, agén conductive jeung bahan utama lianna boga ukuran partikel béda jeung dénsitas. Dina prosés aduk, bakal aya Pergaulan, Tonjolan, gesekan, agglomeration sarta modus kontak béda lianna. Dina tahapan bahan baku keur laun dicampurkeun, wetted ku pangleyur, bahan badag megatkeun tur laun condong stabilitas, bakal aya campuran bahan henteu rata, disolusi napel goréng, agglomeration serius partikel rupa, parobahan sipat napel jeung kaayaan sejen, nu bakal ngakibatkeun generasi partikel badag.

Sakali urang ngartos naon ngabalukarkeun partikel muncul, urang kudu alamat masalah ieu kalawan ubar luyu. Sedengkeun pikeun bubuk garing Pergaulan bahan, kuring pribadi mikir yén speed mixer boga saeutik pangaruh kana darajat bubuk garing Pergaulan, tapi maranéhna kudu cukup waktu pikeun mastikeun uniformity of Pergaulan bubuk garing. Ayeuna sababaraha pabrik milih napel powdery jeung sababaraha milih solusi cair napel alus, dua elém béda nangtukeun prosés béda, pamakéan napel powdery perlu waktu leuwih lila pikeun ngaleyurkeun, disebutkeun dina telat bakal muncul bareuh, rebound, robah viskositas, jsb The. agglomeration antara partikel rupa teu bisa dilawan, tapi urang kudu mastikeun yén aya cukup gesekan antara bahan pikeun ngaktipkeun partikel agglomeration némbongan Tonjolan, crushing, kondusif pikeun Pergaulan. Ieu merlukeun kami ngadalikeun eusi padet dina tahap béda slurry, eusi padet teuing low bakal mangaruhan dispersi gesekan antara partikel.

3. eusi padet slurry

Eusi padet slurry raket patalina jeung stabilitas slurry, prosés jeung rumus sarua, nu leuwih luhur eusi padet slurry, nu leuwih gede viskositas, sarta sabalikna. Dina rentang nu tangtu, nu leuwih luhur viskositas, nu leuwih luhur stabilitas slurry. Nalika urang ngarancang batré, urang umumna deduce ketebalan inti-inti tina kapasitas batré jeung desain lambar éléktroda, jadi desain lambar éléktroda ngan patali jeung dénsitas permukaan, dénsitas zat hirup, ketebalan. jeung parameter séjén. Parameter lambar éléktroda disaluyukeun ku coater sareng roller pencét, sareng eusi padet slurry henteu aya pangaruh langsung kana éta. Janten, naha tingkat eusi padet slurry sakedik?

(1) Eusi padet gaduh pangaruh anu tangtu pikeun ningkatkeun efisiensi aduk sareng efisiensi palapis. Nu leuwih luhur eusi padet, nu pondok waktu aduk, nu kirang konsumsi pangleyur, nu leuwih luhur efisiensi drying palapis, nyimpen waktu.

(2) The solid content has certain requirements for equipment. Slurry with high solid content has a higher loss to equipment, because the higher the solid content, the more serious the equipment wear.

(3) The slurry kalawan eusi padet tinggi leuwih stabil. Hasil uji stabilitas sababaraha slurry (sakumaha anu dipidangkeun dina gambar di handap ieu) nunjukkeun yén TSI (indéks stabilitas) 1.05 dina aduk konvensional langkung luhur tibatan 0.75 dina prosés aduk viskositas tinggi, sahingga stabilitas slurry dicandak ku viskositas tinggi. prosés aduk leuwih hade tinimbang nu diala ku prosés aduk konvensional. Tapi slurry kalawan eusi padet tinggi ogé bakal mangaruhan fluidity na, nu pisan nangtang pikeun alat-alat na technicians tina prosés palapis.

Gambarna

(4) The slurry kalawan eusi padet tinggi bisa ngurangan ketebalan antara coatings sarta ngurangan lalawanan internal batré.

4. Kapadetan bubur

Kapadetan ukuran mangrupikeun parameter penting pikeun ngagambarkeun konsistensi ukuran. Pangaruh dispersi ukuran bisa diverifikasi ku nguji dénsitas ukuran dina posisi béda. Dina ieu moal diulang, ngaliwatan kasimpulan luhur, kuring yakin yén urang nyiapkeun némpelkeun éléktroda alus.