Analyse der Eigenschaften von Lithiumbatterieanodenmaterialien und des Mischprozesses

Als negatives Elektrodenmaterial muss Graphit mit einem leitfähigen Mittel, einem Bindemittel und anderen Additiven gemischt werden, und ein Lösungsmittel wird zugesetzt, um eine negative Elektrodenaufschlämmung herzustellen, bevor sie zur Herstellung einer Elektrode auf einen Stromkollektor aufgetragen werden kann. Es wird jedoch angenommen, dass bei der Herstellung der Graphitanodenaufschlämmung viele Techniker auf große oder kleine Probleme gestoßen sind, wie zu lange Zeit, Graphitsedimentation, instabile Viskosität, große Aufschlämmungspartikel, viele Blasen usw. ... Dann Bevor wir diese Probleme lösen können, müssen wir die grundlegenden Eigenschaften verschiedener Materialien einfach aussortieren. Nur auf der Grundlage des Verständnisses der Materialeigenschaften können die aufgetretenen Probleme schnell, genau und gut gelöst werden. In diesem Artikel werden hauptsächlich die Eigenschaften der bei der Herstellung der Anodenaufschlämmung verwendeten Materialien vorgestellt:

1. Graphit

Graphit umfasst natürlichen Graphit und künstlichen Graphit. Die Partikelformen sind verschieden und unregelmäßig, hauptsächlich kugelförmig und flockig. Graphit ist eine unpolare Substanz, es ist leicht durch unpolare Substanzen verunreinigt und lässt sich leicht in unpolaren Substanzen dispergieren. Es ist nicht leicht, Wasser aufzunehmen und ist nicht leicht in wässriger Lösung zu dispergieren. Selbst wenn der kontaminierte Graphit in Wasser dispergiert ist, aggregiert er erneut. In Bezug auf die Eigenschaften und Anforderungen von Graphit glaube ich, dass jeder sehr klar ist, deshalb werde ich sie hier nicht wiederholen.

2. Leitfähiges Mittel

Es gibt viele Arten von leitfähigen Mitteln, einschließlich Ruß, CNT, Graphen usw., von denen die meisten unpolar sind. Die Rolle des leitenden Mittels besteht darin, sich zwischen den Graphitmaterialien zu mischen, um das leitende Hauptnetzwerk zu bilden und den Innenwiderstand der Lithiumbatterie zu verringern. Die Menge des zugesetzten leitfähigen Mittels ist im Allgemeinen gering, und es kann gesagt werden, dass je kleiner desto besser, etwa 2% oder weniger. Als leitfähiges Mittel ist es im Allgemeinen erforderlich, eine ausreichend hohe spezifische Oberfläche zu haben, um die Elektronentransferrate mit so wenig wie möglich zu erhöhen. Es wird aber auch mit dem Problem der leichten Wiedervereinigung und nicht der leichten Zerstreuung konfrontiert sein.

Die Dispersion leitfähiger Mittel war schon immer ein wichtiger Punkt. Da die Arten von leitfähigen Mitteln von einfachem Ruß über CNT-Aufschlämmung bis hin zu gemischter leitfähiger Aufschlämmung aus Ruß, CNT und Graphen reichen, muss die Aufschlämmung entsprechend ihren Eigenschaften angepasst werden. Der Prozess der Vorbereitung. In dem Artikel [exquisite] zur Herstellung der Eigenschaften und der wichtigsten Einflussfaktoren der Lithiumbatterie-Aufschlämmung wird erwähnt, dass die Herstellung der Aufschlämmung hauptsächlich die Stufen des Trockenmischens von Materialien, der Pulverbenetzung, der Partikelcluster-Zerkleinerung, und endlich Stabilität erreichen. Die Dispersion des leitfähigen Mittels muss im Stadium der Pulverbenetzung und des Aufbrechens von Partikelclustern abgeschlossen sein, da sich das leitende Mittel sonst wieder aggregiert und eine Verschwendung des leitenden Mittels verursacht. Bei der Lösung des Problems der Dispersion des leitfähigen Mittels müssen die mechanische Kraft und die Zeit angepasst werden, um den besten Zustand zu erreichen.

3.CMC

CMC (Natriumhydroxymethylcellulose) ist ein wichtiger Celluloseether. Es ist eine polyanionische Celluloseverbindung, die durch chemische Modifizierung von Naturfasern erhalten wird. Es ist leicht in kaltem und heißem Wasser löslich und gehört zu Medium Sex Material. CMC hat ausgezeichnete Eigenschaften wie Verdickung, Dispersion, Suspension, Adhäsion, Filmbildung, Schutzkolloid- und Feuchtigkeitsschutz und wird daher als Dispergiermittel und Verdickungsmittel für Graphitelegativelektroden ausgewählt.

CMC hat Dispergierbarkeits- und Bindungseigenschaften, kann jedoch nicht allein als Bindemittel für negative Elektroden in industriellen Anwendungen verwendet werden. Bei der Herstellung von Lithiumbatterien müssen die Energiedichte und der Innenwiderstand der Lithiumbatterie berücksichtigt werden. Dies erfordert, dass das negative Polstück eine bestimmte Volumendichte aufweist (etwa 1,6 g / cm³). In diesem Fall ist eine Beschichtung erforderlich. Das letztere Polstück wird einer Walzverdichtungsbehandlung unterzogen, und CMC weist eine größere Sprödigkeit auf, was zwangsläufig zum Zusammenbruch der Polstückstruktur nach dem Walzen und zu Phänomenen wie Pulvertropfen und Folienleckage führt. Die Bedingung, dass CMC alleine verwendet werden kann, ist daher: Die Dicke des Polstücks ist dünn, der Walzprozess wird nicht ausgeführt oder die Verdichtungsdichte des Polstücks ist nicht hoch.

Zusätzlich sollte bei der Herstellung der negativen Elektrodenaufschlämmung der Einfluss der Mischergeschwindigkeit auf die CMC berücksichtigt werden. CMC-Lösung hat Pseudoplastizität, ihre Viskosität nimmt mit zunehmender Temperatur ab und ist reversibel. Wenn sich der Mischer zu schnell dreht, nimmt die CMC-Viskosität ab, was sich auf die Suspension der Graphitanode auswirkt.

4. SBR-Bindemittel

SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk) ist eine niedermolekulare lineare Kettenemulsion. Die Latexpartikeleinheit ist eine Kern-Schale-Struktur. Die Hülle ist eine vernetzte Struktur von Copolymer-Molekülketten. Die äußere Hülle ist eine hydrophile polare Gruppe und Oberfläche. Aktiver Agent. SBR ist eine Substanz, die neben Hydrophilie und Lipophilie existiert. Die Gruppen auf Wasserbasis verbinden sich mit den Gruppen auf der Oberfläche der Folie, um eine Bindungskraft zu bilden, die der Dispergierbarkeit und der Aufschlämmungsstabilität förderlich ist. Das ölige Segment bildet zusammen mit dem negativen Graphit eine Bindungskraft, wodurch der Bindungseffekt erzielt wird.

SBR kann jedoch nicht allein in der Graphitanodenaufschlämmung verwendet werden, da SBR keine Dispergierfunktion hat und zu viel SBR auch dazu führt, dass das Polstück im Elektrolyten aufquillt.

Bei der industriellen Herstellung von Lithiumbatterien werden häufig CMC und SBR gleichzeitig eingesetzt. Die kombinierte Verwendung der beiden kann die Probleme einer instabilen Aufschlämmungsviskosität, einer Polstückquellung und einer hohen Sprödigkeit lösen. Kommerzielle Graphitmaterialien sind unpolare Substanzen, die nicht leicht hydrophil und in Wassersystemen schwer zu dispergieren sind. Eine Funktion von CMC besteht darin, als Dispergiermittel zu wirken, Graphit und leitfähige Additive zu dispergieren. Zusätzlich bildet CMC ein Gel, wenn es auf Wasser trifft, was die Aufschlämmung dicker (Verdicker) macht und die Suspensionsstabilität der Aufschlämmung der wässrigen negativen Elektrode verbessert. Wenn die Aufschlämmung beschichtet wird, kann sie aufgrund der CMC-Gelstruktur nicht nur Feuchtigkeit zurückhalten, sondern auch die Aufschlämmung stabilisieren und die Gleichmäßigkeit der Aufschlämmung innerhalb eines bestimmten Zeitraums aufrechterhalten, was den Anforderungen einer industriellen Produktion in großem Maßstab entspricht. Unter Berücksichtigung der Nachteile von CMC führt die Einführung der flexiblen molekularen SBR-Emulsion, die in Wasser leicht löslich ist, zu einer besseren Haftung der Aufschlämmung und verbessert gleichzeitig die Zähigkeit des Polstücks, so dass das Polstück nicht verdichtet wird unter hohem Druck. Nach dem Entfernen des Pulvers ist auch die Haftfestigkeit des Polschuhs nach dem Walzen hoch.

Wenn CMC und SBR zusammen verwendet werden, ist der Zeitpunkt der Zugabe der SBR-Emulsion zu beachten. Weil SBR unter einer langfristig hohen Scherkraft zur Demulgierung neigt, was die Haftung von Polstücken verringert.

5. Entionisiertes Wasser

Deionisiertes Wasser ist ein schwach polares Molekül und ein Lösungsmittel für die negative Elektrodenaufschlämmung. Ein Schlüsselparameter in Bezug auf das Lösungsmittel ist der Feststoffgehalt. Bei der Aufschlämmungsherstellung hängt der Feststoffgehalt mit der Dispersion und Stabilität des Materials zusammen.