Na proizvodnih linijah mešanja, premazovanja in poznejšega sestavljanja gnojevke iz litijevih baterij so usedanje gnojevke, geliranje (žele{0}}podobna konsistenca) in zamašitve glave premaza tri vztrajne "bolezni", ki povzročajo težave procesnim inženirjem. Te težave lahko nadalje sprožijo verižne reakcije, kot so pokanje elektrod, razslojevanje filma in deformacija baterije. Takšne nestabilnosti ne vodijo samo do slabe konsistence elektrod, ampak tudi neposredno zmanjšajo proizvodni donos in zmogljivost.
Pogosto se nagibamo k prilagajanju postopka mešanja ali trdne vsebine, pri čemer spregledamo kritično vlogo manjše, a ključne komponente v formuli – veziva. Ta članek bo začel z mikro-mehanizmi povezovalnikov, razvozlal zapletenost plast za plastjo in ponudil-odpravljanje težav na enem mestu in vodnik za rešitve zgoraj omenjenih težav.
I. Kako obravnavati sedimentacijo gnojevke?
Vzroki:
(1) Izbrani tip CMC ni primeren. Stopnja substitucije (DS) in molekulska masa CMC lahko vplivata na stabilnost gnojevke. Na primer, CMC z nizko DS ima slabo hidrofilnost, vendar dobro omočljivost grafita; vendar ponuja šibko zmogljivost vzmetenja gnojevke.
(2) Nezadostna uporaba CMC, ki ne uspe učinkovito suspendirati komponent gnojevke.
(3) Preveč CMC sodeluje v procesu gnetenja, kar vodi do nezadostne količine prostega CMC, ki je na voljo med delci za suspenzijo, kar pogosto povzroči slabo stabilnost gnojevke.
(4) Visoke mehanske strižne sile ali nihanja pH gnojevke lahko povzročijo demulzifikacijo SBR, kar povzroči usedanje gnojevke.
rešitve:
(1) Preklopite ali mešajte s CMC, ki ima visoko DS in veliko molekulsko maso. Na primer, uporaba kombinacije WSC (nizka molekulska masa, nizek DS, dobra omočljivost grafita, šibka suspenzija) in CMC2200 v formulah za množično proizvodnjo lahko znatno izboljša stabilnost gnojevke.
(2) Povečanje odmerka CMC je eno najučinkovitejših sredstev za izboljšanje stabilnosti gnojevke, vendar je treba najti ravnovesje glede na zmogljivost postopka in delovanje baterije pri nizki-temperaturi.
(3) Zmanjšanje količine CMC, vključenega v gnetenje, in povečanje vsebnosti prostega CMC lahko do določene mere izboljša stabilnost gnojevke.
(4) Po dodajanju SBR v sistem gnojevke zmanjšajte hitrost mešanja planetnega mešalnika, da preprečite demulzifikacijo.
Raziščite naše storitve prilagajanja baterijske opreme za optimizirane postopke mešanja gnojevke.
II. Blokada filtra med filtracijo – kaj storiti?
Vzroki:
(1) Slabo omočenje aktivnih materialov, kar vodi do neustrezne disperzije.
(2) Deemulzifikacija SBR, ki povzroča okvaro filtracije.
rešitve:
(1) Uporabite postopek gnetenja za izboljšanje disperzije.
(2) Po dodajanju SBR v sistem gnojevke zmanjšajte hitrost mešanja, da preprečite demulzifikacijo.
III. Kako ravnati z geliranjem gnojnice?
Vzroki:Geliranje primarno spada v dve kategoriji: fizični gel in kemični gel.
(1) Fizični gel: povzroči ga katodni aktivni material, prevodne saje (SP) ali topilo NMP, ki absorbira vlago, ali prekomerna okoljska vlažnost. Delci so obdani s polimernimi verigami PVDF. Ko vsebnost vode preseže meje, je gibanje verige ovirano, kar vodi do prepletanja med-verigami, zmanjšane fluidnosti gnojnice in geliranja.
(2) Kemični gel: Lahko se pojavi med predelavo ali shranjevanjem aktivnih materialov z visoko-nikljem ali visoko{2}}alkalnostjo. V okolju z visokim pH, ki ga ustvarijo bazični ostanki, je ogrodje polimera PVDF zlahka podvrženo dehidrofluoriranju (izguba HF), pri čemer nastanejo dvojne vezi. Obstoječa voda ali amini v topilu lahko nato napadejo te dvojne vezi in povzročijo navzkrižno-povezovanje. To močno zmanjša proizvodno zmogljivost in poslabša delovanje baterije. Na splošno se geliranje poslabša s povečano alkalnostjo aktivne snovi.
rešitve:
(1) Fizični gel: Nadzor s strogim nadzorom vlage v surovinah in okolju ter uporabo ustreznih hitrosti mešanja med shranjevanjem gnojevke.
(2) Kemični gel: mogoče ga je ublažiti z naslednjimi metodami:
* Pred disperzijo posušite aktivne materiale in prevodno oglje, da odstranite adsorbirano vodo; uporabite NMP višje čistosti.
* Med postopkom mešanja strogo nadzorujte vlažnost okolja.
* Izvor materialov NCM z zmanjšano površino brez Li za nižjo alkalnost.
* Razvijte anti-gel PVDF. Razvojna strategija vključuje cepljenje drugih monomernih enot (npr. vinileter, heksafluoropropilen, tetrafluoroetilen), da nadomestijo H/F v -CH2-CF2- enoti, zavirajo stalno izgubo HF in zmanjšujejo mesta navzkrižnega povezovanja.
* Razvijte katodna veziva, ki niso-PVDF. Ker zgornje metode ne morejo popolnoma zavreti dehidrofluoriranja PVDF, ostajajo tveganja pri uporabi visoko alkalnih katod (visoka -niklja, NCA) ali funkcionalnih dodatkov (alkalni Li2CO3). Cilj razvoja alternativnih veziv je to težavo temeljito rešiti.
Spoznajte naše napredne materiale za baterije, vključno s specializiranimi vezivi.
IV. Slab videz prevlečene elektrode (razpoke)
Vzroki:
(1) Samo vezivo ima visoko temperaturo posteklenitve (Tg), zaradi česar njegova temperatura-tvorjenja filma presega temperaturo prevleke. Težavno nastajanje filma povzroči pokanje elektrode.
(2) Pri vezivih-na osnovi vode lahko močno krčenje med izgubo vode pri strjevanju povzroči splošno razpokanje elektrod, npr. v vodnih sistemih PAA.
Primer: polimeri poliakrilne kisline so togi s slabo prožnostjo. Med proizvodnjo elektrod lahko pride do zvijanja-velikih površin in razpok, kar vodi do zelo nizkega izkoristka pri prevleki in navijanju.
PAA elektroda, ki kaže zvijanje in razpoke med obdelavo
rešitve:
(1) Če je slab videz premaza posledica visoke temperature-tvorjenja filma veziva, preklopite na vezivo z nižjo temperaturo-tvorjenja filma.
(2) Pri vodnih sistemih PAA dodajanje EC kot mehčala znatno pomaga izboljšati pokanje elektrod.
Preskus trna, ki dokazuje izboljšano fleksibilnost elektrode
V. Slab videz prevlečene elektrode (mehurčki)
Vzroki:
(1) Netopna vlakna v CMC lahko povzročijo zrnate mehurčke med premazovanjem.
(2) Prekomerna vsebnost emulgatorja v SBR. Emulgatorji delujejo kot površinsko aktivne snovi, stabilizirajo površinsko napetost mehurčkov in preprečujejo odstranjevanje mehurčkov.
Pena za stabilizacijo emulgatorja
rešitve:
(1) Uporabite CMC z nizko vsebnostjo netopnih snovi, npr. zamenjavo CMC2200 z MAC500 v nekaterih formulah za proizvodnjo električnih vozil.
(2) Zmanjšajte količino emulgatorja v uporabljenem SBR.
VI. Plinjenje baterije pri visoki temperaturi?
vzrok:Ko polimerne molekule vsebujejo veliko polarnih funkcionalnih skupin, težijo k absorbiranju vlage. Ta vlaga lahko med shranjevanjem pri visoki{1}}temperaturi reagira z litijevimi ioni, pri čemer nastane vodikov plin.
rešitev:Nadzirajte vsebnost vlage v celici in/ali uporabite procese oblikovanja visoke-temperature in visokega--napolnjenosti (SOC).
primer:Celice, ki uporabljajo vezivo SD-3, so pokazale znatno nabrekanje zaradi plinov med shranjevanjem pri 85 stopinjah. Z nadzorovanjem vlage v celicah pod 100 ppm in uporabo procesa tvorbe visokega SOC je bilo vprašanje shranjevanja pri visokih temperaturah opazno izboljšano.
VII. Hitro zmanjševanje zmogljivosti pri visokih-temperaturnih ciklih?
Vzroki:
(1) Prekomerno nabrekanje veziva pri visoki temperaturi, ki moti neprekinjeno prevodno mrežo med delci.
(2) Slaba stabilnost veziva pri visoki temperaturi, kar vodi do raztapljanja ali kemične reakcije z Li.
(3) Po izpostavljenosti elektrolitu visoki{1}}temperaturi se moč veziva zmanjša in ne uspe učinkovito zatreti aktivnega praškastega materiala med kroženjem.
rešitve:
(1) Izberite ali zmešajte veziva z višjo Tg in ustrezno zmanjšajte njihovo afiniteto z elektrolitom, da čim bolj zmanjšate poškodbe zaradi nabrekanja pri visoki{1}}temperaturi.
(2) Za silicijeve anodne materiale z velikim cikličnim raztezanjem uporabite veziva z visokim-modulom, kot so vrste PA/PI/PAI, da učinkovito preprečite ali zmanjšate razpoke in drobljenje silicijevih delcev med cikličenjem.
VIII. Ali je baterija nagnjena k deformacijam?
vzrok:Ko je polimerno vezivo preveč togo, ustvari znatno notranjo napetost v elektrodi. Med cikli polnjenja/praznjenja lahko sproščanje te notranje napetosti povzroči zvijanje in deformacijo elektrod, kar na koncu povzroči deformacijo baterije.
rešitev:Dodajte mehčala, da zmanjšate notranjo napetost elektrode.
primer:Vezivo BI-4 je pokazalo odlično kinetično zmogljivost v CE, vendar je povzročilo resno deformacijo baterije. Da bi to ublažili, smo med mešanjem gnojevke dodali 2 mas. % dodatka EC. EC, mehčalo z majhnimi molekulami, med sušenjem elektrode popolnoma izhlapi in tako nima pomembnega vpliva na električno zmogljivost celice, hkrati pa močno izboljša težavo z deformacijo.
Zaključek
Čeprav veziva predstavljajo le "kapljo v morje" formule elektrode, imajo ključ do reologije gnojevke in stabilnosti disperzije. Pri soočanju z izzivi, kot so sedimentacija, geliranje, blokade in njihovimi izpeljanimi težavami, kot so pokanje elektrode in visoko-temperaturno plinenje, eno-dimenzionalne prilagoditve postopka pogosto obravnavajo le simptome, ne pa temeljnega vzroka. Samo s poglobljenim razumevanjem molekularne strukture veziva, lastnosti raztapljanja in interakcije z aktivnimi materiali lahko natančno identificiramo "bolezen" in predpišemo pravo zdravilo. Upamo, da pristop v tem članku ponuja dragoceno tehnično referenco za optimizacijo vašega sistema gnojevke, prilagajanje procesnih parametrov in izboljšanje kakovosti izdelave elektrod.
O TOB NOVA ENERGIJA
TOB NEW ENERGY je vodilni ponudnik celovitih rešitev za industrijo baterij in sektorje raziskav in razvoja. Specializirani smo za zagotavljanje proizvodnih linij za baterije od konca do konca, pilotnih linij in poskusnih linij, prilagojenih vašemu posebnemu proračunu in zahtevam glede proizvodnje. Naše storitve obsegajo vse od projektiranja in izgradnje objekta do izbire opreme, dobave, montaže, zagona in izobraževanja osebja.
Ponosni smo na to, da nudimo podporo za vrhunsko-tehnologijo baterij, vključno s strokovnim znanjem o polprevodniških-baterijah, natrijevih-ionskih baterijah, litij-žveplovih baterijah in tehnologiji suhih elektrod. Naša predana ekipa strokovnjakov za baterije nudi tehnične smernice za izboljšanje zmogljivosti izdelka glede na zmogljivost, hitrost, življenjsko dobo in varnost.
Poleg tega dobavljamo široko paleto prilagojene opreme za vse faze od laboratorija do pilotne do množične proizvodnje, skupaj s celovitim portfeljem naprednih baterijskih materialov za podporo vašim raziskovalnim in razvojnim prizadevanjem. Zaupajte TOB NEW ENERGY za vse vaše potrebe glede proizvodnje baterij in raziskav in razvoja.
Pišite nam še danesda bi razpravljali o tem, kako lahko spodbudimo vašo inovacijo.
