Akun raaka-aineiden vaikutus katodielektrodilietteen stabiilisuuteen
Akkuliete on erittäin viskoosinen kiinteä-neste-kaksivaiheinen suspensiojärjestelmä, ja tämän järjestelmän stabiilisuuden arvioimiseksi on ensin tutkittava sen koostumus ja toiminnalliset ominaisuudet. Suurin osa litiumteollisuudesta käyttää öljypohjaista lietettä, joka on seos, joka muodostuu sekoittamalla ja dispergoimalla aktiivisia aineita, sideaineita, johtavia aineita, liuottimia jne. tietyssä suhteessa ja järjestyksessä.
Katodiaktiiviset materiaalit
Katodilietteen pääasiallisena sähkökemiallisena aktiivisena komponenttina katodeaktiivinen materiaali määrittää akun jännitteen, energiatiheyden ja muut perusominaisuudet ja on lietejärjestelmän ydin. Hiukkaskokojakauma, ominaispinta-ala, pH tai jäännösalkaliarvo ja muut aktiivisen aineen ominaisuudet vaikuttavat lietteen stabiilisuuteen.
Hiukkaskokojakauma:
Aktiiviaineen hiukkaskoko ja partikkelikokojakauma on tärkeä tekijä lietteen valmistusprosessissa. Mitä pienemmät aktiivisen materiaalin hiukkaset ovat, sitä suurempi on jatkuvan faasin viskositeetti, sitä heikompi on painovoiman aiheuttama lietteen kerrostumisilmiö ja sitä parempi on suspensiojärjestelmän stabiilisuus. Kuitenkin, kun hiukkaskoko pienennetään tiettyyn pieneen kokoon, hiukkasten välinen sidosvoima tulee päärooliin, ja hiukkasten välillä tapahtuu agglomeroitumista, mikä ei edistä järjestelmän stabiilisuutta. Siksi lietteen dispersiossa hiukkaskoko ei ole sitä hienompi, mitä parempi, vaan se tulisi jakaa kapealle kokoalueelle, jotta saavutetaan imu- ja hylkimisvoiman keskinäinen tasapaino, jotta varmistetaan lietejärjestelmän stabiilisuus.
Ominaispinta-ala:
Se on tärkeä tekijä, joka vaikuttaa solun suorituskykyyn. Mitä suurempi ominaispinta-ala on, sitä parempi on kennon sähkökemiallinen suorituskyky, mikä heijastuu suoraan kennon pienempään sisäiseen resistanssiin, kapasiteetin helpompaan suorituskykyyn sekä parempaan pyöräilysuorituskykyyn ja kertoimen suorituskykyyn. Liian suuri ominaispinta-ala parantaa kuitenkin näytteen tarttumista lietteessä, mikä ei edistä hiukkasten välistä dispersiota.
pH tai jäännösalkaliarvo:
Itse pH-arvo ei vaikuta lietteen stabiilisuuteen, mutta emäksisellä ympäristöllä on suurempi vaikutus sideaineeseen ja se voi johtaa muutoksiin itse sideaineen rakenteessa. Erityisesti katodisten materiaalien synteesiprosessissa olevan ylimääräisen litiumsuolan takia ylimääräinen litiumsuolaa tuottaa korkean lämpötilan kalsinoinnin jälkeen litiumoksidia (Li), joka reagoi veden (H2O) ja hiilidioksidin (CO2) kanssa ilmassa muodostaen litiumhydroksidia (LiOH) ja litiumkarbonaattia, mikä tekee materiaalin pH:sta taas korkeamman (Li2CO3).
Sideaine
Sideaineen päätehtävä lietteessä on sitoa aktiivinen materiaali, johtava aine ja keräin, parantaa elektrodin aktiivisen materiaalin ja johtavan aineen ja keräimen välistä elektronista kontaktia ja tarjota vakaa tukirooli lietejärjestelmälle. Nykyään polyvinylideenifluoridia (PVDF) käytetään yleisesti sideaineena litiumteollisuudessa, koska PVDF:llä on hyvä prosessointikyky, lämpöstabiilisuus (pitkäaikainen käyttölämpötila -40 ~ 150 astetta) sekä sopeutumiskyky ja stabiilisuus elektrolyyttiin. Sideaine kääritään aktiivisen materiaalin ympärille mekaanisesti sekoittamalla sen jälkeen, kun se on liuotettu typpimetyylipyrrolidoniin (NMP), ja sidotaan vetysidosvoimalla ja van der Waalsin voimalla jne. Sideaineen sitoutumislujuuteen vaikuttavat tekijät ovat pääasiassa molekyylien välinen polaarisuus, molekyylipaino, liuotinpitoisuus jne.
Johtava aine
Johtavan aineen päätehtävä katodilietteessä on vähentää akun sisäistä vastusta ja parantaa kapasiteetin haihtumista, valitse yleensä johtava hiilijauhe, jossa on CNT-liete pääasiallisena johtavana aineena. Pienen hiukkaskoon (helppo muodostaa 1-5mm klustereita) ja suuren ominaispinta-alan (noin 60m2/g) vuoksi sitä on vaikea levittää tasaisesti lietteeseen, joten sekoitusprosessin vaatimukset ovat erittäin korkeat.
Dispergointiaineet
Dispergointiaineen päätehtävä katodilietteessä on liuottaa sideaine ja tarjota hyvä kantaja aktiiviselle materiaalille, joka dispergoituu tasaisemmin. Päällystysvaiheessa dispergointiaineelta vaaditaan hyvä kostuvuus ja juoksevuus metallialustalle sekä hyvä haihtuvuus kuivuessaan. Verrattuna muihin dispergointiaineisiin, kuten H2O, NMP, DMAC (dimetyyliasetamidi), DMF (dimetyyliformamidi) jne., NMP:llä on hyvä liukoisuus, alhainen viskositeetti, alhainen haihtuvuus, hyvä stabiilisuus ja helppo talteenotto, joten teollisuus käyttää yleensä NMP-PVDF-järjestelmää. Päinvastoin, jos NMP:n osuus on pienempi, lietteen viskositeetti on suuri, jauhe ei ole hyvin dispergoitunut ja lietteen likviditeetti on alhainen. Siksi lisätyn NMP:n määrälle ei ole tiukkaa valvontavaatimusta, kriittisintä on varmistaa, että se voidaan pinnoittaa tasaisesti.
Kosteus
Kosteus esiintyy öljymäisessä lietteessä epäpuhtautena, jota pääasiassa tuodaan lietteessä oleva raaka-aine tai sekoituksen aikana. Sen pitoisuuden lisääntyminen vaikuttaa lietteen viskositeettiin, tuhoaa liuottimen tasaisuuden, johtaa katodihiukkasten agglomeroitumiseen klustereiksi sekä kuoriutumis- ja irtoamisilmiöön, kun napakappale asetetaan kuivauksen jälkeen, joten kosteuden sisääntuloa on valvottava sekä raaka-aineessa että sekoituksessa.
TOB UUSI ENRTGYtarjoaa täyden valikoiman akkumateriaaleja
