Ličio baterijų suspensijos maišymo, dengimo ir vėlesnio surinkimo gamybos frontuose srutų nusėdimas, želė{0}}konsistencija ir dangos galvutės užsikimšimai yra trys nuolatiniai „negalavimai“, kurie kelia problemų proceso inžinieriams. Šios problemos gali dar labiau sukelti grandinines reakcijas, pvz., elektrodo įtrūkimus, plėvelės atsisluoksniavimą ir akumuliatoriaus deformaciją. Toks nestabilumas ne tik lemia prastą elektrodų konsistenciją, bet ir tiesiogiai mažina gamybos išeigą bei pajėgumą.
Dažnai mes linkę koreguoti maišymo procesą arba kietosios medžiagos kiekį, nepaisydami svarbaus nedidelio, bet pagrindinio komponento – rišiklio – vaidmens formulėje. Šis straipsnis bus pradėtas nuo mikro-rišiklių mechanizmų, sluoksnių po sluoksnio išnarpliosime sudėtingumą ir pateiksime „vieno-sustabdymo“ trikčių šalinimo ir sprendimo vadovą, skirtą anksčiau paminėtoms problemoms spręsti.
I. Kaip spręsti srutų sedimentacijos problemą?
Priežastys:
(1) Pasirinktas CMC tipas netinkamas. Pakeitimo laipsnis (DS) ir CMC molekulinė masė gali turėti įtakos srutų stabilumui. Pavyzdžiui, CMC su mažu DS yra prastas hidrofiliškumas, bet geras grafito drėkinimas; tačiau jis siūlo silpną srutų pakabos galimybę.
(2) Nepakankamas CMC naudojimas, nesugeba veiksmingai sustabdyti srutų komponentų.
(3) Minkymo procese dalyvauja per daug CMC, todėl tarp dalelių trūksta laisvo CMC suspensijai, o tai dažnai sukelia prastą srutos stabilumą.
(4) Didelės mechaninės šlyties jėgos arba srutų pH svyravimai gali sukelti SBR demulsifikaciją, dėl kurios srutos nusėda.
Sprendimai:
(1) Perjunkite arba sumaišykite su CMC, turinčiu didelę DS ir didelę molekulinę masę. Pavyzdžiui, naudojant WSC (mažos molekulinės masės, mažo DS, gero grafito drėkinimo, silpnos suspensijos) ir CMC2200 derinį masinės gamybos formulėse, galima žymiai pagerinti srutų stabilumą.
(2) CMC dozės didinimas yra viena iš veiksmingiausių priemonių srutos stabilumui padidinti, tačiau reikia rasti pusiausvyrą, atsižvelgiant į proceso galimybes ir akumuliatoriaus veikimą žemoje temperatūroje.
(3) Sumažinus minkant naudojamo CMC kiekį ir padidinus laisvojo CMC kiekį, galima tam tikru mastu pagerinti srutų stabilumą.
(4) Į srutų sistemą įdėję SBR, sumažinkite planetinio maišytuvo maišymo greitį, kad išvengtumėte demulsifikacijos.
II. Filtro užsikimšimas filtravimo metu – ką daryti?
Priežastys:
(1) Prastai sudrėkinamos aktyviosios medžiagos, dėl kurių pasiskirsto netinkamai.
(2) SBR demulsifikacija, sukelianti filtravimo gedimą.
Sprendimai:
(1) Norėdami pagerinti dispersiją, taikykite minkymo procesą.
(2) Į srutų sistemą įdėję SBR, sumažinkite maišymo greitį, kad išvengtumėte demulsifikacijos.
III. Kaip elgtis su srutų geliavimu?
Priežastys:Gelis pirmiausia skirstomas į dvi kategorijas: fizinį gelį ir cheminį gelį.
(1) Fizinis gelis: atsiranda dėl katodo aktyviosios medžiagos, laidžios suodžių (SP) arba tirpiklio NMP, sugeriančio drėgmę, arba per didelės aplinkos drėgmės. Dalelės yra apsuptos PVDF polimero grandinėmis. Kai vandens kiekis viršija ribas, grandinės judėjimas yra trukdomas, todėl grandinės susipainioja{3}}, sumažėja suspensijos sklandumas ir susidaro želė.
(2) Cheminis gelis: gali susidaryti apdorojant arba laikant daug -nikelio arba didelio{2}} šarmingumo aktyvias medžiagas. Aukšto pH aplinkoje, kurią sukuria bazinės liekanos, PVDF polimero stuburas lengvai dehidrofluorinamas (HF praradimas), sudarydamas dvigubas jungtis. Tada tirpiklyje esantis vanduo arba aminai gali atakuoti šias dvigubas jungtis ir sukelti kryžminį{5}}jungimą. Tai labai sumažina gamybos pajėgumus ir pablogina akumuliatoriaus veikimą. Paprastai želėjimas pablogėja padidėjus veikliosios medžiagos šarmingumui.
Sprendimai:
(1) Fizinis gelis: kontrolė griežtai valdant žaliavų ir aplinkos drėgmę ir naudojant atitinkamą maišymo greitį srutų laikymo metu.
(2) Cheminis gelis: galima sušvelninti šiais metodais:
* Prieš dispersiją išdžiovinkite aktyviąsias medžiagas ir laidžią anglį, kad pašalintumėte adsorbuotą vandenį; naudoti didesnio grynumo NMP.
* Maišymo proceso metu griežtai kontroliuokite aplinkos drėgmę.
* Šaltinio NCM medžiagos su sumažintu paviršiumi be ličio, kad būtų mažesnis šarmingumas.
* Sukurkite anti-gelinį PVDF. Vystymo strategija apima kitų monomerų (pvz., vinilo eterio, heksafluorpropileno, tetrafluoretileno) skiepijimą, kad pakeistų H/F -CH2-CF2- vienete, slopinant nuolatinį HF praradimą ir sumažinant kryžminio susiejimo vietas.
* Sukurkite ne{0}}PVDF katodinius rišiklius. Kadangi aukščiau pateikti metodai negali visiškai slopinti PVDF dehidrofluorinimo, rizika išlieka naudojant labai šarminius katodus (daug -nikelio, NCA) arba funkcinius priedus (šarminį Li2CO3). Kuriant alternatyvius rišiklius siekiama kruopščiai išspręsti šią problemą.
Sužinokite apie mūsų pažangias akumuliatorių medžiagas, įskaitant specializuotus segtuvus.
IV. Prasta padengto elektrodo išvaizda (įtrūkimai)
Priežastys:
(1) Pats rišiklis turi aukštą stiklėjimo temperatūrą (Tg), todėl jo plėvelės susidarymo temperatūra viršija dangos temperatūrą. Dėl sudėtingo plėvelės susidarymo elektrodas įtrūksta.
(2) Vandens pagrindo rišikliuose stiprus susitraukimas kietėjimo metu prarandant vandenį gali sukelti bendrą elektrodo įtrūkimą, pvz., vandeninėse PAA sistemose.
Pavyzdys: Poliakrilo rūgšties polimerai yra standūs ir menkai lankstūs. Gaminant elektrodą, gali susidaryti didelis-sritis ir įtrūkimai, todėl dangos ir apvijos gamybos išeiga labai maža.
PAA elektrodas, kuriame apdirbimo metu matomas susisukimas ir įtrūkimai
Sprendimai:
(1) Jei prastos dangos išvaizda atsiranda dėl aukštos rišiklio plėvelės formavimo temperatūros, pereikite prie rišiklio, kurio plėvelės formavimo temperatūra yra žemesnė.
(2) Vandeninėms PAA sistemoms EC kaip plastifikatoriaus pridėjimas žymiai pagerina elektrodų įtrūkimą.
Įtvaro testas, rodantis patobulintą elektrodo lankstumą
V. Prasta dengto elektrodo išvaizda (burbuliukai)
Priežastys:
(1) Dėl netirpių CMC pluoštų dengimo metu gali susidaryti granuliuoti burbuliukai.
(2) SBR emulsiklio perteklius. Emulsikliai veikia kaip aktyviosios paviršiaus medžiagos, stabilizuoja burbuliukų paviršiaus įtempimą ir neleidžia burbulams pasišalinti.
Emulsiklis stabilizuojančios putos
Sprendimai:
(1) Naudokite mažai netirpių medžiagų turintį CMC, pvz., kai kuriose EV gamybos formulėse CMC2200 pakeiskite MAC500.
(2) Sumažinkite emulsiklio kiekį naudojamame SBR.
VI. Akumuliatoriaus dujos aukštoje temperatūroje?
Priežastis:Kai polimero molekulėse yra daug polinių funkcinių grupių, jos linkusios sugerti drėgmę. Laikant aukštoje temperatūroje, ši drėgmė gali reaguoti su ličio jonais ir generuoti vandenilio dujas.
Sprendimas:Kontroliuokite drėgmės kiekį kameroje ir (arba) naudokite aukštos-temperatūros, aukštos-įkrovos-būsenos-(SOC) formavimo procesus.
Pavyzdys:Ląstelės, kuriose buvo naudojamas SD-3 rišiklis, labai išbrinko dėl dujų susidarymo 85 laipsnių laikymo metu. Kontroliuojant ląstelių drėgmę žemiau 100 ppm ir naudojant aukštą SOC susidarymo procesą, saugojimo aukštoje temperatūroje problema buvo žymiai patobulinta.
VII. Greitai išnyksta talpa važiuojant{1}}aukšta temperatūra?
Priežastys:
(1) Per didelis rišiklio brinkimas aukštoje temperatūroje, sutrikdantis nuolatinį laidų tinklą tarp dalelių.
(2) Blogas rišiklio stabilumas aukštoje temperatūroje, dėl kurio ištirpsta arba vyksta cheminė reakcija su Li.
(3) Paveikus elektrolitą aukštoje temperatūroje, rišiklio stiprumas sumažėja, todėl nepavyksta veiksmingai slopinti aktyvios medžiagos susmulkinimo važiuojant dviračiu.
Sprendimai:
(1) Pasirinkite arba sumaišykite rišiklius su didesniu Tg, atitinkamai sumažindami jų giminingumą su elektrolitu, kad sumažintumėte aukštoje temperatūroje patintus.
(2) Silicio anodo medžiagoms, turinčioms didelį ciklinį išsiplėtimą, naudokite didelio -modulio rišiklius, pvz., PA / PI / PAI tipus, kad efektyviai slopintumėte arba sumažintumėte silicio dalelių įtrūkimus ir smulkinimą ciklo metu.
VIII. Akumuliatorius linkęs deformuotis?
Priežastis:Kai polimerinis rišiklis yra per standus, jis sukuria didelį vidinį įtempimą elektrode. Įkrovimo / iškrovimo ciklų metu dėl šio vidinio įtempio išsiskyrimo elektrodas gali susisukti ir deformuotis, o tai galiausiai gali sukelti akumuliatoriaus deformaciją.
Sprendimas:Pridėkite plastifikatorių, kad sumažintumėte vidinį elektrodo įtempį.
Pavyzdys:BI-4 rišiklis parodė puikų kinetinį veikimą CE, tačiau sukėlė didelę akumuliatoriaus deformaciją. Norėdami tai sušvelninti, srutų maišymo metu buvo įdėta 2 masės % EB priedo. EC, mažos molekulės plastifikatorius, visiškai išgaruoja elektrodo džiovinimo metu, todėl neturėdamas reikšmingos įtakos elementų elektrinei charakteristikai, tuo pačiu labai pagerindamas deformacijos problemą.
Išvada
Nors rišikliai yra tik „lašas jūroje“ elektrodo formulėje, jie yra raktas į srutų reologiją ir dispersijos stabilumą. Susidūrę su tokiomis problemomis kaip nusėdimas, želė, užsikimšimai ir jų išvestinės problemos, pvz., elektrodų įtrūkimai ir aukštos{1}}temperatūros dujų susidarymas, vieno-matmens proceso koregavimas dažnai sprendžia tik simptomus, o ne pagrindinę priežastį. Tik giliai supratę rišiklio molekulinę struktūrą, tirpimo ypatybes ir sąveiką su aktyviomis medžiagomis galime tiksliai nustatyti „ligą“ ir paskirti tinkamą vaistą. Tikimės, kad šiame straipsnyje pateiktas metodas suteiks vertingos techninės informacijos optimizuojant srutų sistemą, koreguojant proceso parametrus ir gerinant elektrodų gamybos kokybę.
Apie TOB NEW ENERGY
TOB NEW ENERGY yra pirmaujanti visapusiškų sprendimų, skirtų akumuliatorių pramonei ir MTEP sektoriams, tiekėja. Mes specializuojamės tiekdami akumuliatorių gamybos linijas, bandomąsias linijas ir eksperimentines linijas, pritaikytas pagal jūsų konkretų biudžetą ir išvesties reikalavimus. Mūsų paslaugos apima viską nuo projektavimo ir patalpų statybos iki įrangos parinkimo, tiekimo, montavimo, paleidimo ir personalo mokymo.
Didžiuojamės galėdami pasiūlyti pažangiausių -baterijų technologijų palaikymą, įskaitant patirtį kietojo-jonų baterijų, natrio-jonų, ličio-sieros baterijų ir sausųjų elektrodų technologijose. Mūsų atsidavusi akumuliatorių ekspertų komanda teikia technines gaires, kaip pagerinti gaminio našumą, atsižvelgiant į talpą, greitį, ciklo veikimo laiką ir saugumą.
Be to, tiekiame platų asortimentą pritaikytos įrangos visiems etapams nuo laboratorijos iki bandomojo iki masinės gamybos, taip pat platų pažangių baterijų medžiagų portfelį, kad palaikytume jūsų mokslinių tyrimų ir plėtros pastangas. Pasitikėkite TOB NEW ENERGY visais savo baterijų gamybos ir tyrimų bei plėtros poreikiais.
Susisiekite su mumis šiandienaptarti, kaip galėtume paskatinti jūsų naujoves.
