I. Analiza tehnologije pripreme suhe elektrode
1. Uvod u suhe naspram mokrih procesa i usporedba materijala
Tradicionalni mokri postupak uključuje miješanje aktivnog materijala, provodljivog sredstva i veziva u otapalu u određenim omjerima, zatim nanošenje smjese na površinu kolektora struje putem alata za nanošenje s prorezom pomoću-matrične matrice.
Suhi postupak uključuje suho{0}}jednolično miješanje aktivnih čestica i vodljivih sredstava, dodavanje veziva, formiranje samonosivog filma pomoću fibrilacije veziva i konačno kalandriranje na površinu kolektora struje.
2. Proces proizvodnje suhog filma
2.1 Proces-suhe pripreme samonosivog filma
Metode suhog filma uključuju fibrilaciju veziva i elektrostatsko raspršivanje, pri čemu je fibrilacija veziva glavna tehnika. Elektrostatsko raspršivanje slabije fibrilira vezivo u daljnjoj obradivosti, stabilnosti prianjanja, fleksibilnosti elektrode i trajnosti.
Fibrilacija veziva: prah aktivnog materijala i vodljivo sredstvo se miješaju, dodaje se PTFE vezivo i primjenjuje se vanjska velika posmična sila za fibrilaciju PTFE, praha filma vezne elektrode. Smjesa se zatim ekstrudira u-samonosivi film.
Elektrostatsko raspršivanje: čestice aktivnog materijala, vodljivog sredstva i veziva prethodno su-pomiješane s-plinom pod visokim tlakom. Prah se negativno nabije putem elektrostatskog pištolja za raspršivanje i taloži na pozitivno nabijeni kolektor struje od metalne folije. Kolektor-obložen vezivom se zatim vruće-preša; rastopljeno vezivo prianja na druge prahove i komprimira se u samonosivi film.
2.2 Princip tehnologije suhog procesa fibrilacije
Fibrilacija transformira PTFE u fibrile pod vanjskom silom smicanja. Zbog niskih van der Waalsovih sila PTFE-a i labavog slaganja, posmične sile pretvaraju aglomerate u vlakna koja tvore prah elektrode za mrežno vezivanje.
Temperatura i smicanje kritični su čimbenici koji utječu na PTFE fibrilaciju. Iznad 19 stupnjeva, PTFE prelazi iz triklinskog u heksagonalni kristalni sustav, omekšavajući molekularne lance i omogućavajući fibrilaciju.
Izrada fibrilacijskog filma-prethodi kalandriranju elektrode. Glavna oprema za fibrilaciju uključuje mlazne mlinove, pužne ekstrudere i otvorene mlinove.
Nakon temeljitog miješanja PTFE-a i aktivnog materijala, smjesa se dovodi u fibrilacijski stroj. Pod pritiskom valjka stvara-samonosivi film. Eksperimentalni podaci pokazuju da niže brzine dodavanja povećavaju impedanciju filma elektrode, dok veća sila kalandiranja smanjuje impedanciju.
II. Suha naspram mokre elektrode: prednosti i nedostaci
1. Niži trošak: 18% smanjenje troškova proizvodnje
Suhi proces ima manje koraka. Masovna proizvodnja smanjuje troškove proizvodnje ćelija za 18% (0,056 RMB/Wh). U mokroj preradi, premazivanje/sušenje i obnavljanje otapala čine 22,76% odnosno 53,99% troškova opreme, rada, postrojenja i energije. Suhi postupak zamjenjuje oblaganje kašom sa-samonosivim stvaranjem filma, eliminirajući NMP otapalo, sušenje elektroda i oporavak otapala-značajno smanjujući troškove.
Suhi postupak je ekološki -prijateljskiji i skalabilniji. Otrovni NMP (N-metilpirolidon) zahtijeva energetski-intenzivno recikliranje u mokrim procesima. Suha obrada-bez otapala pojednostavljuje tijek rada, smanjuje otisak opreme i omogućuje-veliku proizvodnju elektroda.
2. Veća gustoća aktivnog materijala: 20% povećanja gustoće energije
PTFE fibrilacija omogućuje glađu morfologiju suhe elektrode u odnosu na mokre elektrode. Isparavanje otapala u mokroj obradi stvara praznine između aktivnog materijala i vodljivih sredstava, smanjujući gustoću zbijanja. Bez sušenja, suhe elektrode uklanjaju šupljine, osiguravajući čvršći kontakt čestica.
Suhe elektrode postižu veću gustoću zbijanja s manje pukotina/mikro-pora:
- LFP: 2,30 g/cm³ → 3,05 g/cm³ (+32.61%)
- NMC: 3,34 g/cm³ → 3,62 g/cm³ (+8.38%)
- Grafitna anoda: 1,63 g/cm³ → 1,81 g/cm³ (+11.04%)
Veći sadržaj aktivnog materijala po volumenu omogućuje veću gustoću energije.
Suhe baterije postižu 20% veću gustoću energije pod istim uvjetima. Maxwellovi podaci pokazuju da suhe elektrode prelaze 300 Wh/kg, s potencijalom od 500 Wh/kg.
Suhe elektrode podržavaju veća ograničenja debljine (30 µm–5 mm naspram mokrih 160 µm), povećavajući površinski kapacitet i kompatibilnost s različitim aktivnim materijalima.
3. Vrhunska električna izvedba
Laboratorijski testovi potvrđuju da su-procesne baterije izvrsne u ciklusu trajanja, izdržljivosti i impedanciji. Vlaknasta mreža poboljšava stabilnost materijala i električnu izvedbu.
U mokroj obradi, 500 ciklusa akumulira unutarnje naprezanje u aktivnim česticama, uzrokujući poprečne-pukotine koje smanjuju performanse baterije. U suhoj obradi mreža fibrila prekriva aktivne materijale, održavajući strukturni integritet nakon 500 ciklusa s minimalnim površinskim pukotinama. Mrežasta struktura također suzbija aktivno širenje materijala, sprječava odvajanje čestica od strujnih kolektora i poboljšava stabilnost i električnu izvedbu.
Kontaktirajte nas za više informacija o našemotopine suhe elektrode.
