I. Kuivaelektrodien valmistustekniikan analyysi
1. Johdatus kuiva- ja märkäprosessiin ja materiaalien vertailuun
Perinteisessä märkäprosessissa aktiivista materiaalia, johtavaa ainetta ja sideainetta sekoitetaan liuottimessa tietyissä suhteissa ja seos pinnoitetaan sitten virrankerääjän pinnalle rakopäällystimen kautta kalanteroimalla.
Kuivaprosessi sisältää aktiivisten hiukkasten ja johtavien aineiden kuivasekoittamisen tasaisesti, sideaineen lisäämisen, itsekantavan kalvon muodostamisen-sideaineen fibrilloinnin avulla ja lopuksi sen kalanteroinnin virrankerääjän pinnalle.
2. Kuivakalvon valmistusprosessi
2.1 Oma-kalvon kuivumisen valmisteluprosessi
Kuivakalvomenetelmiä ovat sideainefibrillointi ja sähköstaattinen ruiskutus, ja sideainefibrillointi on yleisin tekniikka. Sähköstaattinen ruiskutus heikentää sideaineen fibrillaatiota myöhemmän prosessoitavuuden, adheesion stabiilisuuden, elektrodien joustavuuden ja kestävyyden suhteen.
Sideaineen fibrillointi: Aktiivimateriaalijauhe ja johtava aine sekoitetaan, PTFE-sideainetta lisätään ja ulkoinen suuri leikkausvoima kohdistetaan fibrilloituun PTFE:hen, sidoselektrodikalvojauheeseen. Seos suulakepuristetaan sitten itse-kantavaksi kalvoksi.
Sähköstaattinen ruiskutus: Aktiivinen materiaali, johtava aine ja sideainehiukkaset sekoitetaan esi{0}}korkeapaineiseen-kaasuun. Jauhe varataan negatiivisesti sähköstaattisen ruiskupistoolin kautta ja kerrostetaan positiivisesti varautuneelle metallikalvovirran kerääjälle. Sideaine-päällystetty keräin kuuma-puristetaan sitten; sulanut sideaine kiinnittyy muihin jauheisiin ja puristuu itsekantavaksi-kalvoksi.
2.2 Fibrillaatiokuivaprosessiteknologian periaate
Fibrillaatio muuttaa PTFE:n fibrilleiksi ulkoisen leikkausvoiman vaikutuksesta. PTFE:n alhaisten van der Waals-voimien ja löysän pinoamisen ansiosta leikkausvoimat muuttavat agglomeraatit fibrilleiksi, jotka muodostavat verkkosidoselektrodijauheen.
Lämpötila ja leikkaus ovat kriittisiä tekijöitä, jotka vaikuttavat PTFE-fibrillaatioon. 19 asteen yläpuolella PTFE siirtyy trikliinisestä kidejärjestelmästä kuusikulmaiseen kidejärjestelmään pehmentäen molekyyliketjuja ja mahdollistaen fibrilloinnin.
Fibrillaatiokalvon-valmistus edeltää elektrodien kalanterointia. Päävirran fibrillointilaitteita ovat suihkumyllyt, ruuviekstruuderit ja avomyllyt.
PTFE:n ja aktiivisen materiaalin perusteellisen sekoittamisen jälkeen seos syötetään fibrillointikoneeseen. Rullapaineen alaisena se muodostaa itse-kantavan kalvon. Kokeelliset tiedot osoittavat, että pienemmät syöttönopeudet lisäävät elektrodikalvon impedanssia, kun taas suurempi kalanterointivoima vähentää impedanssia.
II. Kuiva vs. märkä elektrodi: edut ja haitat
1. Pienemmät kustannukset: 18 %:n vähennys valmistuskustannuksissa
Kuivaprosessissa on vähemmän vaiheita. Massatuotanto vähentää kennojen valmistuskustannuksia 18 % (0,056 RMB/Wh). Märkäkäsittelyssä pinnoitus/kuivaus ja liuottimen talteenotto muodostavat 22,76 % ja 53,99 % laitteisto-, työ-, laitos- ja energiakustannuksista. Kuivaprosessi korvaa lietepäällystyksen itsekantavalla-kalvonmuodostuksella, mikä eliminoi NMP-liuottimen, elektrodien kuivaamisen ja liuottimen talteenoton-leikkaavat merkittävästi kustannuksia.
Kuivaprosessi on ympäristöystävällisempi ja{0}}skaalautuvampi. Myrkyllinen NMP (N-metyylipyrrolidoni) vaatii energiaintensiivistä-kierrätystä märkäprosesseissa. Liuotteeton{5}}kuivakäsittely yksinkertaistaa työnkulkua, pienentää laitteiden jalanjälkeä ja mahdollistaa laajan-elektrodien tuotannon.
2. Korkeampi aktiivisen materiaalin tiheys: 20 % energiatiheyden lisäys
PTFE-fibrillaatio mahdollistaa tasaisemman kuivan elektrodin morfologian verrattuna märkiin elektrodiin. Liuottimen haihtuminen märkäkäsittelyssä luo tyhjiä tiloja aktiivisen materiaalin ja johtavien aineiden väliin, mikä pienentää tiivistystiheyttä. Kuivatut elektrodit poistavat tyhjiöt ilman kuivausta, mikä varmistaa tiiviimmän hiukkaskontaktin.
Kuivat elektrodit saavuttavat suuremman tiivistystiheyden ja vähemmän halkeamia/mikro{0}}huokosia:
- LFP: 2,30 g/cm³ → 3,05 g/cm³ (+32.61%)
- NMC: 3,34 g/cm³ → 3,62 g/cm³ (+8.38%)
- Grafiittianodi: 1,63 g/cm³ → 1,81 g/cm³ (+11.04%)
Suurempi aktiivisen materiaalin pitoisuus tilavuutta kohti mahdollistaa suuremman energiatiheyden.
Kuivaparistot saavuttavat 20 % suuremman energiatiheyden samoissa olosuhteissa. Maxwellin tiedot osoittavat, että kuivaelektrodit ylittävät 300 Wh/kg, ja potentiaali on 500 Wh/kg.
Kuivat elektrodit tukevat suurempia paksuusrajoja (30 µm–5 mm vs. märkä 160 µm), mikä parantaa aluekapasiteettia ja yhteensopivuutta erilaisten aktiivisten materiaalien kanssa.
3. Erinomainen sähköinen suorituskyky
Laboratoriotestit vahvistavat, että kuiva{0}}prosessiakut ovat erinomaiset käyttöiän, kestävyyden ja impedanssin suhteen. Fibrilliverkko parantaa materiaalin vakautta ja sähköistä suorituskykyä.
Märkäkäsittelyssä 500 sykliä kerää sisäistä jännitystä aktiivisiin hiukkasiin, mikä aiheuttaa poikkileikkaushalkeamia, jotka heikentävät akun suorituskykyä. Kuivaprosessoinnissa fibrilliverkko pinnoittaa aktiivisia materiaaleja säilyttäen rakenteellisen eheyden 500 jakson jälkeen minimaalisilla pinnan halkeamilla. Verkkorakenne estää myös materiaalin aktiivista laajenemista, estää hiukkasten irtoamisen virrankeräilijöistä ja parantaa vakautta ja sähköistä suorituskykyä.
Ota yhteyttä saadaksesi lisätietoja tuotteistammekuivat elektrodiliuokset.
