Na prvim linijama proizvodnje miješanja kaše od litijskih baterija, premazivanja i kasnijeg sastavljanja, taloženje kaše, geliranje (konzistencija poput želea) i blokade glave za oblaganje tri su uporne "bolesti" koje muče procesne inženjere. Ti problemi mogu dodatno potaknuti lančane reakcije poput pucanja elektrode, raslojavanja filma i deformacije baterije. Takve nestabilnosti ne samo da dovode do loše konzistencije elektroda, već također izravno smanjuju proizvodni prinos i kapacitet.
Često smo skloni prilagoditi proces miješanja ili čvrsti sadržaj, zanemarujući kritičnu ulogu manje ali ključne komponente u formuli – veziva. Ovaj će članak započeti s mikro-mehanizmima povezivača, razotkrivati složenosti sloj po sloj i pružiti-na jednom mjestu" rješavanje problema i vodič za rješavanje gore navedenih problema.
I. Kako se pozabaviti taloženjem gnojnice?
Uzroci:
(1) Odabrani CMC tip nije prikladan. Stupanj supstitucije (DS) i molekularna težina CMC-a mogu utjecati na stabilnost gnojnice. Na primjer, CMC s niskim DS ima slabu hidrofilnost, ali dobru sposobnost vlaženja za grafit; međutim, nudi slabu sposobnost suspenzije gnojnice.
(2) Nedovoljna upotreba CMC-a, ne uspijeva učinkovito suspendirati komponente kaše.
(3) Previše CMC-a koji sudjeluje u procesu miješanja, što dovodi do nedovoljno slobodnog CMC-a dostupnog između čestica za suspenziju, što često rezultira slabom stabilnošću kaše.
(4) Visoke mehaničke sile smicanja ili fluktuacije u pH gnojnice mogu uzrokovati SBR deemulzifikaciju, što dovodi do taloženja gnojnice.
rješenja:
(1) Prijeđite na CMC ili ga pomiješajte s visokim DS-om i velikom molekularnom težinom. Na primjer, korištenje kombinacije WSC (niska molekularna težina, nizak DS, dobra sposobnost vlaženja grafita, slaba suspenzija) i CMC2200 u formulama za masovnu proizvodnju može značajno poboljšati stabilnost gnojnice.
(2) Povećanje doze CMC-a jedan je od najučinkovitijih načina za poboljšanje stabilnosti gnojnice, ali mora se pronaći ravnoteža s obzirom na sposobnost procesa i performanse baterije pri niskim-temperaturama.
(3) Smanjenje količine CMC-a uključenog u miješanje i povećanje sadržaja slobodnog CMC-a može do određene mjere poboljšati stabilnost kaše.
(4) Nakon dodavanja SBR-a u sustav gnojnice, smanjite brzinu miješanja planetarne miješalice kako biste spriječili deemulzifikaciju.
Istražite naše usluge prilagođavanja baterijske opreme za optimizirane procese miješanja gnojnice.
II. Blokada filtra tijekom filtracije – što učiniti?
Uzroci:
(1) Slabo vlaženje aktivnih materijala, što dovodi do neodgovarajuće disperzije.
(2) SBR deemulzifikacija koja uzrokuje kvar filtracije.
rješenja:
(1) Usvojite postupak gnječenja za poboljšanje disperzije.
(2) Nakon dodavanja SBR-a u sustav gnojnice, smanjite brzinu miješanja kako biste spriječili deemulzifikaciju.
III. Kako postupiti s geliranjem gnojnice?
Uzroci:Geliranje prvenstveno spada u dvije kategorije: fizički gel i kemijski gel.
(1) Fizički gel: uzrokovan katodnim aktivnim materijalom, vodljivom čađom (SP) ili otapalom NMP koji apsorbira vlagu ili prekomjernom vlažnošću okoliša. Čestice su okružene PVDF polimernim lancima. Kada sadržaj vode premaši ograničenja, kretanje lanca je otežano, što dovodi do zapetljavanja među-lanaca, smanjene fluidnosti kaše i geliranja.
(2) Kemijski gel: Sklon nastanku tijekom obrade ili skladištenja aktivnih materijala s visokim-niklom ili visoko{2}}alkalnošću. U okruženju s visokim pH stvorenim bazičnim ostacima, PVDF polimerna okosnica lako prolazi dehidrofluorinaciju (gubitak HF), stvarajući dvostruke veze. Postojeća voda ili amini u otapalu tada mogu napasti te dvostruke veze, uzrokujući unakrsno-vezivanje. To ozbiljno smanjuje kapacitet proizvodnje i pogoršava učinkovitost baterije. Općenito, geliranje se pogoršava s povećanom alkalnošću aktivnog materijala.
rješenja:
(1) Fizički gel: kontrola striktnim upravljanjem vlagom u sirovinama i okolišu, te korištenjem odgovarajućih brzina miješanja tijekom skladištenja kaše.
(2) Kemijski gel: Može se ublažiti sljedećim metodama:
* Osušite aktivne materijale i vodljivi ugljik prije disperzije kako biste uklonili adsorbiranu vodu; koristiti NMP veće čistoće.
* Strogo kontrolirajte vlažnost okoliša tijekom procesa miješanja.
* Izvor NCM materijala sa smanjenom površinom slobodnog Li za nižu alkalnost.
* Razvijte anti-gel PVDF. Strategija razvoja uključuje cijepljenje drugih monomernih jedinica (npr. vinil eter, heksafluoropropilen, tetrafluoroetilen) da zamijene H/F u -CH2-CF2- jedinici, inhibirajući kontinuirani gubitak HF i smanjujući mjesta umrežavanja.
* Razvijte katodna veziva koja nisu -PVDF. Budući da gore navedene metode ne mogu u potpunosti spriječiti dehidrofluoriranje PVDF-a, rizici ostaju pri korištenju visoko alkalnih katoda (visoka -nikla, NCA) ili funkcionalnih aditiva (alkalni Li2CO3). Razvoj alternativnih veziva ima za cilj temeljito riješiti ovaj problem.
Saznajte više o našim naprednim materijalima za baterije, uključujući specijalizirana veziva.
IV. Loš izgled obložene elektrode (pukotine)
Uzroci:
(1) Samo vezivo ima visoku temperaturu staklastog prijelaza (Tg), zbog čega njegova temperatura-formiranja filma premašuje temperaturu premaza. Otežano stvaranje filma dovodi do pucanja elektrode.
(2) U vezivima na bazi-vode, ozbiljno skupljanje tijekom gubitka vode tijekom stvrdnjavanja može uzrokovati sveukupno pucanje elektrode, npr. u vodenim PAA sustavima.
Primjer: Polimeri poliakrilne kiseline su kruti sa slabom fleksibilnošću. Tijekom proizvodnje elektroda može doći do uvijanja i pucanja velikih-površina, što dovodi do vrlo niskog proizvodnog prinosa u presvlakama i namatanju.
PAA elektroda pokazuje uvijanje i pucanje tijekom obrade
rješenja:
(1) Ako je loš izgled premaza uzrokovan visokom temperaturom-stvaranja filma veziva, prijeđite na vezivo s nižom temperaturom-stvaranja filma.
(2) Za vodene PAA sustave, dodavanje EC kao plastifikatora značajno pomaže u poboljšanju pucanja elektrode.
Test trnom koji pokazuje poboljšanu fleksibilnost elektrode
V. Loš izgled presvučene elektrode (mjehurići)
Uzroci:
(1) Netopljiva vlakna u CMC-u mogu uzrokovati zrnate mjehuriće tijekom premazivanja.
(2) Prekomjerna količina emulgatora u SBR-u. Emulgatori djeluju poput tenzida, stabiliziraju površinsku napetost mjehurića i sprječavaju uklanjanje mjehurića.
Pjena za stabilizaciju emulgatora
rješenja:
(1) Koristite CMC s niskim sadržajem netopivih tvari, npr. zamjenom CMC2200 s MAC500 u nekim formulama za proizvodnju električnih vozila.
(2) Smanjite količinu emulgatora u korištenom SBR-u.
VI. Gašenje baterije na visokoj temperaturi?
Uzrok:Kada polimerne molekule sadrže mnogo polarnih funkcionalnih skupina, one teže apsorbirati vlagu. Ova vlaga može reagirati s litijevim ionima tijekom skladištenja na visokoj-temperaturi, stvarajući vodikov plin.
Otopina:Kontrolirajte sadržaj vlage unutar ćelije i/ili upotrijebite procese stvaranja visoke-temperature, visokog-stanja-napunjenosti (SOC).
Primjer:Stanice koje koriste SD-3 vezivo pokazale su značajno bubrenje zbog stvaranja plina tijekom skladištenja na 85 stupnjeva. Kontroliranjem vlage u stanicama ispod 100 ppm i korištenjem procesa formiranja visokog SOC-a, problem skladištenja na visokim temperaturama značajno je riješen.
VII. Brzo smanjenje kapaciteta pri visoko-temperaturnom ciklusu?
Uzroci:
(1) Pretjerano bubrenje veziva na visokoj temperaturi, prekidajući kontinuiranu vodljivu mrežu između čestica.
(2) Slaba stabilnost veziva na visokoj temperaturi, što dovodi do otapanja ili kemijske reakcije s Lijem.
(3) Nakon izlaganja elektrolitu visokoj{1}}temperaturi, čvrstoća veziva se smanjuje, ne uspijevajući učinkovito suzbiti aktivno raspršivanje materijala tijekom ciklusa.
rješenja:
(1) Odaberite ili pomiješajte veziva s višom Tg, prikladno smanjujući njihov afinitet s elektrolitom kako biste smanjili -oštećenje od bubrenja na visokoj temperaturi.
(2) Za silikonske anodne materijale s velikim cikličkim širenjem koristite veziva visokog-modula kao što su vrste PA/PI/PAI za učinkovito suzbijanje ili smanjenje pucanja čestica silicija i usitnjavanja tijekom cikliranja.
VIII. Baterija sklona deformaciji?
Uzrok:Kada je polimerno vezivo previše kruto, ono stvara značajno unutarnje naprezanje unutar elektrode. Tijekom ciklusa punjenja/pražnjenja, oslobađanje ovog unutarnjeg naprezanja može uzrokovati uvijanje elektrode i deformaciju, što u konačnici dovodi do deformacije baterije.
Otopina:Dodajte plastifikatore kako biste smanjili unutarnji stres elektrode.
Primjer:Vezivo BI-4 pokazalo je izvrsne kinetičke performanse u CE-ovima, ali je uzrokovalo ozbiljne deformacije baterije. Kako bi se to ublažilo, uvedeno je 2% EC aditiva tijekom miješanja kaše. EC, plastifikator male molekule, potpuno ispari tijekom sušenja elektrode, stoga nema značajan utjecaj na električnu izvedbu ćelije, dok uvelike poboljšava problem deformacije.
Zaključak
Iako veziva čine samo "kap u moru" formule elektrode, ona drže ključ za reologiju kaše i stabilnost disperzije. Suočavajući se s izazovima kao što su sedimentacija, geliranje, začepljenja i njihovim problemima kao što su pucanje elektroda i visoko-temperaturno stvaranje plinova, jedno-dimenzionalne prilagodbe procesa često se bave samo simptomima, a ne temeljnim uzrokom. Samo dubokim razumijevanjem molekularne strukture veziva, karakteristika otapanja i interakcije s aktivnim materijalima možemo točno identificirati "bolest" i propisati pravi lijek. Nadamo se da će vam pristup u ovom članku pružiti vrijednu tehničku referencu za optimizaciju vašeg sustava gnojnice, podešavanje parametara procesa i poboljšanje kvalitete proizvodnje elektroda.
O TOB NOVA ENERGIJA
TOB NEW ENERGY je vrhunski pružatelj sveobuhvatnih rješenja za industriju baterija i sektor istraživanja i razvoja. Specijalizirani smo za isporuku linija za proizvodnju baterija od kraja do- kraja, pilot linija i eksperimentalnih linija prilagođenih vašem proračunu i zahtjevima proizvodnje. Naše usluge obuhvaćaju sve od projektiranja i izgradnje objekta do odabira opreme, nabave, montaže, puštanja u pogon i obuke osoblja.
Ponosimo se što nudimo podršku za-suvremenu tehnologiju baterija, uključujući stručnost u-state baterijama, natrij-ionskim baterijama, litij-sumpornim baterijama i tehnologiji suhe elektrode. Naš predani tim stručnjaka za baterije pruža tehničke smjernice za poboljšanje performansi proizvoda u odnosu na kapacitet, brzinu, vijek trajanja i sigurnost.
Nadalje, isporučujemo širok raspon prilagođene opreme za sve faze od laboratorija preko pilota do masovne proizvodnje, uz sveobuhvatan portfelj naprednih baterijskih materijala za podršku vašim istraživačkim i razvojnim nastojanjima. Povjerite TOB NEW ENERGY za sve vaše potrebe proizvodnje baterija i istraživanja i razvoja.
Kontaktirajte nas danaskako bismo razgovarali o tome kako možemo potaknuti vašu inovaciju.
