Истеҳсол ва истеҳсоли батареяи литий-ион равандест, ки бо як қадами технологӣ зич алоқаманд аст. Дар маҷмӯъ, истеҳсоли батареяи литий раванди истеҳсоли электрод, раванди васлкунии батарея ва тазриқи ниҳоии моеъ, пуркунии пешакӣ, ташаккул ва пиршавиро дар бар мегирад. Дар ин се марҳилаи раванд, ҳар як равандро метавон ба якчанд равандҳои асосӣ тақсим кард, ки ҳар як қадам ба кори ниҳоии батарея таъсири калон мерасонад.

Дар марҳилаи раванд, онро метавон ба панҷ раванд тақсим кард: тайёр кардани хамир, пӯшонидани хамир, пресскунии ролик, буридан ва хушк кардан. Дар раванди васлкунии батарея, ва мувофиқи мушаххасоти батарея ва моделҳои гуногун, тақрибан ба печ, ниҳонӣ, кафшер ва равандҳои дигар тақсим карда мешавад. Дар марҳилаи ниҳоии тазриқи моеъ, аз ҷумла тазриқи моеъ, ихроҷ, мӯҳр, пуркунӣ, ташаккул, пиршавӣ ва равандҳои дигар. Раванди истеҳсоли электрод мундариҷаи асосии тамоми истеҳсоли батареяи литий мебошад, ки ба кори электрохимиявии батарея алоқаманд аст ва сифати slurry махсусан муҳим аст.

Якум, назарияи асосии slurry

Шӯрбои электроди батареяи литий-ион як навъ моеъ аст, ки одатан метавонад ба моеъи Нютонӣ ва моеъи ғайри Нютонӣ тақсим карда шавад. Дар байни онҳо моеъи ғайринютониро метавон ба моеъи пластикии дилатантӣ, моеъи ғайри Нютонӣ вобаста ба вақт, моеъи псевдопластикӣ ва моеъи пластикии бингем тақсим кард. Моеъи Нютонӣ як моеъи часпакии паст аст, ки дар зери фишор деформатсия кардан осон аст ва фишори кӯч ба суръати деформатсия мутаносиб аст. Моеъе, ки дар он фишори буриш дар ҳама гуна нуқта функсияи хаттии суръати деформатсияи буриш мебошад. Бисёр моеъҳо дар табиат моеъҳои Нютонӣ мебошанд. Аксари моеъҳои соф ба монанди об ва спирт, равғани сабук, маҳлулҳои пайвастагиҳои пасти молекулавӣ ва газҳои равони паст моеъҳои Нютонӣ мебошанд.

Моеъи ғайринютонӣ ба моеъе тааллуқ дорад, ки қонуни таҷрибавии часпакии Нютонро қонеъ намекунад, яъне муносибати байни фишори буриш ва суръати резиши хатӣ нест. Моеъҳои ғайринютонӣ дар ҳаёт, истеҳсолот ва табиат васеъ мавҷуданд. Маҳлулҳои консентратсияи полимерҳо ва суспензияҳои полимерҳо одатан моеъҳои ғайри Нютонӣ мебошанд. Аксарияти моеъҳои биологӣ ҳоло ҳамчун моеъҳои ғайри Нютонӣ муайян карда мешаванд. Моеъҳои ғайринютонӣ хун, лимфа ва моеъҳои киставӣ, инчунин “ниммоеъҳо” ба монанди ситоплазмаро дар бар мегиранд.

Шӯрбои электрод аз ашёи хоми гуногун бо вазни хос ва андозаи зарраҳо иборат аст ва дар марҳилаи сахт-моеъ омехта ва пароканда карда мешавад. Моеъи ҳосилшуда моеъи ғайри Нютонист. slurry батареяи литий метавонад ба slurry мусбат ва slurry манфӣ ду намуд тақсим карда мешавад, аз сабаби системаи slurry (равғаннок, об) гуногун, табиати он гуногун хоҳад буд. Аммо, барои муайян кардани хосиятҳои slurry параметрҳои зеринро истифода бурдан мумкин аст:

1. Часпакнокии slurry

Часпакӣ ченаки часпакии моеъ ва ифодаи қувваи моеъ дар падидаи соиши дохилии он мебошад. Вақте ки моеъ ҷараён дорад, он байни молекулаҳои худ соиши дохилиро ба вуҷуд меорад, ки онро часпакии моеъ меноманд. Часпакӣ бо часпак ифода карда мешавад, ки барои тавсифи омили муқовимати марбут ба хосиятҳои моеъ истифода мешавад. Часпак ба часпакии динамикй ва часпакии шартй таксим мешавад.

Часпак ҳамчун як ҷуфт плитаҳои параллелӣ, майдони A, Dr Apart, ки бо моеъи A пур карда шудааст, муайян карда мешавад. Акнун фишори F-ро ба лавҳаи боло татбиқ кунед, то тағирёбии суръатро DU ба вуҷуд оред. Азбаски часпакии моеъ ин қабати қувватро ба қабат интиқол медиҳад, ҳар як қабати моеъ низ мутаносибан ҳаракат карда, градиенти суръатро du/ Dr ба вуҷуд меорад, ки суръати ҳаракат номида мешавад, ки бо R ‘ ифода мешавад. F/A фишори буриш номида мешавад, ки бо τ ифода карда мешавад. Муносибати байни суръати ҳаракат ва фишори буриш чунин аст:

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

Моеъи Нютонӣ ба формулаи Нютон мувофиқат мекунад, часпак танҳо ба ҳарорат вобаста аст, на суръати ҳаракат, τ ба D мутаносиб аст.

Моеъҳои ғайринютонӣ ба формулаи Нютон τ/D=f(D) мувофиқат намекунанд. Часпиш дар τ/D додашуда ηa аст, ки онро часпакии зоҳирӣ меноманд. Часпакнокии моеъҳои ғайринютонӣ на танҳо аз ҳарорат, балки ба суръати буриш, вақт ва боришот ё ғафсшавии буриш низ вобаста аст.

2. Хусусиятҳои slurry

Сларри моеъи ғайринютонӣ аст, ки омехтаи сахт ва моеъ аст. Барои қонеъ гардонидани талаботи раванди пӯшиши минбаъда, шлам бояд се хусусияти зеринро дошта бошад:

① Пардохтпазирии хуб. Моеъро тавассути таҳрик додани шлам ва имкон додани ҷараёни табиии он мушоҳида кардан мумкин аст. Давомнокии хуб, пайваста хомӯш ва хомӯш маънои пардохтпазирии хубро дорад. Моеъӣ ба мундариҷаи сахт ва часпакии шлам вобаста аст,

(2) ҳамворкунӣ. Ба ҳамворӣ ва ҳамвор будани рӯйпӯш таъсир мерасонад.

③ Реология. Реология ба хусусиятҳои деформатсияи шлам дар ҷараён дахл дорад ва хосиятҳои он ба сифати варақи қутб таъсир мерасонанд.

3. Бунёди дисперсионии slurry

Истеҳсоли электроди батареяи литий ион, хамираи катодӣ аз ҷониби илтиёмӣ, агенти интиқолдиҳанда, таркиби маводи катодӣ; Хамираи манфӣ аз илтиёмӣ, хокаи графит ва ғайра иборат аст. Тайёр кардани шлами мусбат ва манфӣ як силсила равандҳои технологиро дар бар мегирад, аз қабили омехта кардан, ҳал кардан ва пароканда кардани маводи моеъ ва моеъ, моеъ ва сахт ва тағирёбии ҳарорат, часпак ва муҳити зист дар ин раванд ҳамроҳӣ мекунад. Раванди омехта ва пароканда кардани slurry батареяи литий ион мумкин аст ба раванди омехта макро омехта ва раванди микродисперсия, ки ҳамеша бо тамоми раванди тайёр кардани slurry батарея литий ион ҳамроҳӣ карда мешавад. Одатан, тайёр кардани шўрбо аз марҳилаҳои зерин мегузарад:

① Омезиши хокаи хушк. Зарраҳо бо ҳам дар шакли нуқтаҳо, нуқтаҳо, ҳавопаймоҳо ва хатҳо тамос мегиранд,

② Марҳилаи хамиркунии лойи нимхушк. Дар ин марҳила, пас аз омехта кардани хокаи хушк, моеъи пайвасткунанда ё ҳалкунанда илова карда мешавад ва ашёи хом тар ва лой мешавад. Пас аз ҷунбиши сахти миксер, мавод ба буриш ва соиши қувваи механикӣ дучор мешавад ва дар байни зарраҳо соиши дохилӣ ба вуҷуд меояд. Дар зери ҳар як қувва, зарраҳои ашёи хом одатан хеле пароканда мешаванд. Ин марҳила ба андоза ва часпакии slurry тайёр таъсири хеле муҳим дорад.

③ Марҳилаи маҳлул ва парокандашавӣ. Пас аз хамир кардан, ҳалкунанда оҳиста илова карда шуд, то часпакии slurry ва таркиби сахтро танзим кунад. Дар ин марҳала парокандашавӣ ва агломератсия бо ҳам вуҷуд доранд ва ниҳоят ба субот мерасад. Дар ин марҳила, парокандагии маводҳо асосан аз қувваи механикӣ, муқовимати фрикционӣ байни хока ва моеъ, қувваи паҳншавии баландсуръат ва таъсири мутақобилаи таъсир байни шлам ва девори контейнер таъсир мерасонад.

Дар расм

Analysis of parameters affecting slurry properties

Ин нишондиҳандаи муҳим барои таъмини пайвастагии батарея дар раванди истеҳсоли батарея аст, ки slurry бояд устувории хуб дошта бошад. Бо анҷоми slurry омехта, қатъ омехта, slurry ҷойгиршавӣ, flocculation ва дигар зуҳуроти пайдо мешавад, ки дар натиҷа зарраҳои калон, ки таъсири бештар ба молидани минбаъдаи ва равандҳои дигар доранд. Параметрҳои асосии устувории slurry моеъ, часпак, таркиби сахт ва зичии мебошанд.

1. Часпакнокии slurry

Часпакнокии устувор ва мувофиқи хамираи электрод барои раванди пӯшонидани варақи электрод хеле муҳим аст. Дар часпак хеле баланд ё хеле паст аст, мусоидат ба молидани порчаи қутбӣ нест, slurry бо viscosity баланд аст, ба осонӣ борид нест ва паҳншавии беҳтар хоҳад буд, аммо часпаки баланд аст, мусоидат ба таъсири баробарсозии нест,, мусоидат ба молидани нест; Часпиш хеле паст аст, хуб нест, часпак паст аст, гарчанде ки ҷараёни slurry хуб аст, вале он душвор аст, ки хушк, кам кардани самаранокии хушкшавии молидани, крекинг молидани, агломератсияи зарраҳои slurry, пайгирона зичии сатҳи хуб нест.

Мушкилоте, ки дар раванди истеҳсоли мо аксар вақт рух медиҳад, тағирёбии часпак аст ва “тағйирот”-ро дар ин ҷо метавон ба тағирёбии фаврӣ ва статикӣ тақсим кард. Тағйироти муваққатӣ ба тағирёбии шадид дар раванди санҷиши часпак дахл дорад ва тағироти статикӣ ба тағирёбии часпак пас аз як давраи вақт дахл дорад. Часпак аз баланд то паст, аз баланд то паст фарқ мекунад. Умуман, омилҳои асосии таъсир ба viscosity slurry суръати омехтаи slurry, назорати вақт, тартиби компонентњо, ҳарорати муҳити зист ва намӣ ва ғайра мебошанд. Омилҳои зиёде вуҷуд доранд, вақте ки мо бо тағирёбии часпак бояд чӣ гуна бояд таҳлил ва ҳал кунем? Часпакнокии slurry аслан аз ҷониби пайвандак муайян карда мешавад. Тасаввур кунед, ки бе пайвандгари PVDF/CMC/SBR (расми 2, 3) ё агар пайвандкунанда моддаи зиндаро хуб муттаҳид накунад, оё моддаи сахти зинда ва агенти ноқилӣ моеъи ғайри Нютониро бо рӯйпӯши якхела ташкил медиҳанд? Накун! Аз ин рӯ, барои таҳлил ва ҳалли сабаби тағирёбии часпакии slurry, мо бояд аз табиати пайвасткунанда ва дараҷаи дисперси slurry оғоз кунем.

Дар расм

АНҶИР. 2. Сохтори молекулавии PVDF

Дар расм

Расми 3. Формулаи молекулавии CMC

(1) часпак зиёд мешавад

Системаҳои гуногуни slurry дорои қоидаҳои гуногуни тағирёбии часпак мебошанд. Дар айни замон, системаи асосии slurry системаи равѓании PVDF/NMP slurry мусбат ва slurry манфӣ системаи обии графит /CMC/SBR мебошанд.

① Часпакии шлами мусбат пас аз муддате зиёд мешавад. Яке аз сабабҳо (ҷойгиркунии вақти кӯтоҳ) он аст, ки суръати омехтаи slurry хеле зуд аст, пайвандак пурра гудохта нашудааст ва хокаи PVDF пас аз муддате пурра гудохта мешавад ва часпак меафзояд. Умуман, PVDF барои пурра об шудан ҳадди аққал 3 соат лозим аст, новобаста аз он ки суръати омехта наметавонад ин омили таъсиркунандаро тағир диҳад, ба истилоҳ “шитоб боиси исроф мегардад”. Сабаби дуюм (мухлати тулонй) дар он аст, ки дар процесси истодани шлам коллоид аз холати золь ба холати гел табдил меёбад. Дар ин вақт, агар он бо суръати суст яксон карда шавад, часпакии онро барқарор кардан мумкин аст. Сабаби сеюм ин аст, ки дар байни моддаҳои коллоидӣ ва зинда ва заррачаҳои агенти ноқилӣ сохтори махсус ба вуҷуд меояд. Ин ҳолат бебозгашт аст ва часпакии slurry пас аз афзоиш барқарор карда намешавад.

Часпакии шлами манфй зиёд мешавад. Часпакии slurry манфӣ асосан аз вайроншавии сохтори молекулавии пайвандак ба амал меояд, ва часпакии slurry пас аз оксидшавии шикастани занҷири молекулавӣ зиёд мешавад. Агар мавод аз ҳад зиёд пароканда бошад, андозаи зарраҳо хеле кам мешавад ва часпакии slurry низ зиёд мешавад.

(2) часпак кам мешавад

① Часпакии шлами мусбат кам мешавад. Яке аз сабабҳо ин тағирёбии коллоидҳои часпак дар характер мебошад. Сабабҳои зиёд барои тағирёбӣ вуҷуд доранд, ба монанди қувваи қавии буриш ҳангоми интиқоли шлам, тағирёбии сифатии ҷабби об аз ҷониби пайвандкунанда, тағирёбии сохтор ва таназзули худ дар раванди омехта. Сабаби дуюм ин аст, ки нобаробар ва парокандашавӣ боиси ҷойгиршавии масоҳати зиёди маводи сахт дар шлам мегардад. Сабаби сеюм дар он аст, ки дар ҷараёни ҷӯшонидани часпак ба қувваи қавии буриш ва соиши таҷҳизот ва маводи зинда дучор мешавад ва дар ҳарорати баланд хосиятҳо тағйир меёбанд, ки дар натиҷа часпак кам мешавад.

Часпакии шлами манфй кам мешавад. Яке аз сабабҳо он аст, ки дар CMC омехтаҳои омехта мавҷуданд. Аксари ифлосиҳо дар CMC қатрони полимерии ҳалнашаванда мебошанд. Вақте ки CMC бо калсий ва магний омехта мешавад, часпакии он кам мешавад. Сабаби дуюм ин селлюлозаи натрий гидроксиметил аст, ки асосан омезиши C/O мебошад. Қувваи пайванд хеле заиф аст ва бо қувваи буридан ба осонӣ нобуд мешавад. Вақте ки суръати омехта хеле тез аст ё вақти омехта кардан хеле дароз аст, сохтори CMC метавонад вайрон шавад. CMC нақши ғафскунанда ва устуворкунанда дар slurry манфӣ мебозад, ва нақши муҳим дар парокандашавии ашёи хом мебозад. Пас аз вайрон шудани сохтори он, он ногузир боиси ҷойгиршавии slurry ва паст шудани часпак мегардад. Сабаби сеюм нобудшавии пайвандгари SBR мебошад. Дар истеҳсолоти воқеӣ, CMC ва SBR одатан барои якҷоя кор кардан интихоб карда мешаванд ва нақшҳои онҳо гуногунанд. SBR асосан нақши пайвандкунандаро мебозад, аммо он дар зери шӯриши дарозмуддат ба деэмульсификация моил аст, ки боиси шикастани пайванд ва коҳиши часпакии slurry мегардад.

(3) Ҳолатҳои махсус (вақти баланд ва паст)

Дар рафти тайёр кардани хамираи мусбат хамир баъзан ба желе табдил меёбад. Ин ду сабаби асосй дорад: якум, об. Бо назардошти он, ки азхудкунии намии моддаҳои зинда ва назорати намӣ дар раванди омехта хуб нест, азхудкунии намии ашёи хом ё намии муҳити омехта баланд аст, ки дар натиҷа об аз ҷониби PVDF ба желе ҷаббида мешавад. Дуюм, арзиши рН slurry ё мавод. Чӣ қадаре ки арзиши рН баланд бошад, назорати намӣ сахттар аст, махсусан омехтаи маводи никел баланд ба монанди NCA ва NCM811.

Дар часпакии slurry тағйирёбанда, яке аз сабабҳои метавонад дар он аст, ки slurry пурра мӯътадил нест, дар раванди озмоиш, ва ба часпакии slurry хеле таъсири ҳарорат. Хусусан пас аз пароканда шудан бо суръати баланд, дар ҳарорати дохилии slurry градиенти муайяни ҳарорат мавҷуд аст ва часпакии намунаҳои гуногун яксон нест. Сабаби дуюм ин парокандагии сусти slurry, маводи зинда, пайвандак, агенти гузаронанда дисперсияи хуб нест, slurry моеъи хуб нест, часпакии slurry табиӣ баланд ё паст аст.

2. Андозаи slurry

After the slurry is combined, it is necessary to measure its particle size, and the method of particle size measurement is usually scraper method. Particle size is an important parameter to characterize the slurry quality. Particle size has an important influence on the coating process, rolling process and battery performance. Theoretically, the smaller the slurry size is, the better. When the particle size is too large, the stability of slurry will be affected, sedimentation, slurry consistency is poor. In the process of extrusion coating, there will be blocking material, pole dry after the pitting, resulting in pole quality problems. In the following rolling process, due to the uneven stress in the bad coating area, it is easy to cause pole breakage and local micro-cracks, which will cause great harm to the cycling performance, ratio performance and safety performance of the battery.

Моддаҳои фаъоли мусбӣ ва манфӣ, часпакҳо, агентҳои интиқолдиҳанда ва дигар маводҳои асосӣ ҳаҷм ва зичии зарраҳои гуногун доранд. Дар раванди шӯриш, омехта, экструзия, фриксия, агломератсия ва дигар намудҳои гуногуни тамос вуҷуд хоҳанд дошт. Дар марҳилаҳои тадриҷан омехта шудани ашёи хом, бо ҳалкунанда тар карда мешавад, шикастани маводи калон ва тадриҷан ба устуворӣ майл мешавад, омехтаи нобаробари мавод, обшавии сусти илтиёмӣ, агломератсияи ҷиддии зарраҳои хурд, тағирёбии хосиятҳои илтиёмӣ ва дигар шароитҳо ба амал меоянд. боиси тавлиди зарраҳои калон мегардад.

Once we understand what causes the particles to appear, we need to address these problems with appropriate drugs. As for the dry powder mixing of materials, I personally think that the mixer speed has little influence on the degree of dry powder mixing, but they need enough time to ensure the uniformity of dry powder mixing. Now some manufacturers choose powdery adhesive and some choose liquid solution good adhesive, two different adhesives determine the different process, the use of powdery adhesive needs a longer time to dissolve, otherwise in the late will appear swelling, rebound, viscosity change, etc. The agglomeration between fine particles is inevitable, but we should ensure that there is enough friction between materials to enable the agglomeration particles to appear extrusion, crushing, conducive to mixing. This requires us to control the solid content in different stages of slurry, too low solid content will affect the friction dispersion between particles.

3. Мазмуни сахти slurry

Мазмуни сахти slurry бо устувории slurry зич алоқаманд аст, ҳамон раванд ва формулаи, баландтар мазмуни сахти slurry, бузургтар viscosity, ва баръакс. Дар доираи муайян, часпаки баландтар аст, устувории slurry баландтар аст. Вақте ки мо батареяро тарҳрезӣ мекунем, мо умуман ғафсии ядрои ядроиро аз иқтидори батарея то тарҳи варақи электрод муайян мекунем, бинобар ин тарҳи варақи электрод танҳо ба зичии рӯизаминӣ, зичии моддаи зинда, ғафсӣ алоқаманд аст. ва дигар параметрҳо. Параметрҳои варақи электрод бо пресси коатер ва ролик танзим карда мешаванд ва таркиби сахти шлам ба он бевосита таъсир намерасонад. Пас, оё сатҳи мундариҷаи сахти шлам аҳамият надорад?

(1) Мазмуни сахт ба баланд бардоштани самаранокии омехта ва самаранокии рӯйпӯш таъсири муайян дорад. Чӣ қадаре ки мундариҷаи сахт баланд бошад, вақти шӯршавӣ кӯтоҳтар аст, истеъмоли ҳалкунанда камтар, самаранокии хушккунии рӯйпӯш баландтар аст, вақтро сарфа мекунад.

(2) Мазмуни сахт барои таҷҳизот талаботи муайян дорад. Шишаи дорои таркиби сахти баланд ба таҷҳизот талафоти бештар дорад, зеро миқдори сахти он баландтар бошад, фарсудашавии таҷҳизот ҳамон қадар ҷиддитар мешавад.

(3) slurry бо мазмуни сахти баланд устувортар аст. Натиҷаҳои санҷиши устувории баъзе slurry (тавре ки дар расми дар зер нишон дода шудааст) нишон медиҳанд, ки TSI (индекси ноустувории) 1.05 дар омехтакунии анъанавӣ аз 0.75 дар раванди омехта кардани часпакии баланд баландтар аст, бинобар ин устувории slurry бо часпакии баланд ба даст омадааст. раванди омехта беҳтар аз он аст, ки бо раванди омехта ба даст. Аммо шлами дорои миқдори зиёди сахт ба моеъи он низ таъсир мерасонад, ки барои таҷҳизот ва техникҳои раванди пӯшиш хеле душвор аст.

Дар расм

(4) Шиша бо мазмуни сахти баланд метавонад ғафсии байни қабатҳоро кам кунад ва муқовимати дохилии батареяро кам кунад.

4. Зичии селлюлоза

Зичии андоза як параметри муҳимест, ки мувофиқати андозаро инъикос мекунад. Таъсири дисперсионии андозаро тавассути санҷиши зичии андоза дар мавқеъҳои гуногун санҷидан мумкин аст. Дар ин такрор карда намешавад, ба воситаи хулосаи боло, ман боварӣ дорам, ки мо як хамираи электроди хуб омода мекунем.