I. Анализ на технологията за подготовка на сухи електроди
1. Въведение в сухите срещу мокрите процеси и сравнение на материалите
Традиционният мокър процес включва смесване на активен материал, проводящ агент и свързващо вещество в разтворител в определени съотношения, след което сместа се нанася върху повърхността на токоотвода чрез слот-машина за нанасяне на покритие чрез каландриране.
Сухият процес включва сухо{0}}смесване на активни частици и проводящи агенти равномерно, добавяне на свързващо вещество, образуване на самоподдържащ се{1}}фолио чрез фибрилация на свързващото вещество и накрая каландрирането му върху повърхността на токоприемника.
2. Процес на производство на сух филм
2.1 Процес на-съхнала подготовка на самоподдържащ се филм
Методите със сух филм включват фибрилация на свързващо вещество и електростатично пръскане, като фибрилирането на свързващо вещество е основната техника. Електростатичното пръскане постига недостатъчно фибрилиране на свързващото вещество при последваща обработка, стабилност на адхезия, гъвкавост на електрода и издръжливост.
Свързващо фибрилиране: активен материал на прах и проводящ агент се смесват, добавя се PTFE биндер и се прилага външна висока сила на срязване за фибрилиране на PTFE, свързващ електроден филм на прах. След това сместа се екструдира в-самоподържащ се филм.
Електростатично пръскане: Активният материал, проводящият агент и свързващите частици са предварително-смесени с-газ под високо налягане. Прахът се зарежда отрицателно чрез електростатичен пистолет за пръскане и се отлага върху положително зареден токоприемник от метално фолио. Колекторът с-покрито свързващо вещество след това се-пресова горещо; разтопеното свързващо вещество прилепва към други прахове и се компресира в самоподдържащ се филм.
2.2 Принцип на технологията на сухия процес на фибрилация
Фибрилацията трансформира PTFE във фибрили под въздействието на външна сила на срязване. Благодарение на ниските ван дер ваалсови сили на PTFE и разхлабеното подреждане, силите на срязване превръщат агломератите във фибрили, които образуват мрежово свързващ електроден прах.
Температурата и срязването са критични фактори, влияещи върху PTFE фибрилацията. Над 19 градуса PTFE преминава от триклинна към хексагонална кристална система, омекотявайки молекулярните вериги и позволявайки фибрилация.
Създаването на фибрилационен филм-предшества каландрирането на електродите. Основното оборудване за фибрилация включва струйни мелници, шнекови екструдери и отворени мелници.
След цялостно смесване на PTFE и активния материал, сместа се подава във фибрилационна машина. Под натиска на ролката той образува самоподдържащ се-фолио. Експерименталните данни показват, че по-ниските скорости на подаване увеличават импеданса на електродния филм, докато по-голямата сила на каландриране намалява импеданса.
II. Сух срещу мокър електрод: предимства и недостатъци
1. По-ниски разходи: 18% намаление на производствените разходи
Сухият процес има по-малко стъпки. Масовото производство намалява разходите за производство на клетки с 18% (0,056 RMB/Wh). При мократа обработка покритието/сушенето и възстановяването на разтворителя представляват съответно 22,76% и 53,99% от разходите за оборудване, труд, съоръжения и енергия. Сухият процес замества нанасянето на каша със самоподдържащо се образуване на филм, елиминирайки NMP разтворителя, изсушаването на електрода и възстановяването на разтворителя-, което значително намалява разходите.
Сухият процес е по-екологичен-и с възможност за мащабиране. Токсичният NMP (N-метилпиролидон) изисква енергоемко-рециклиране при мокри процеси. Сухата обработка без-разтворители опростява работните потоци, намалява отпечатъка от оборудването и позволява широко{6}}производство на електроди.
2. По-висока плътност на активния материал: 20% увеличение на енергийната плътност
PTFE фибрилацията позволява по-гладка морфология на сухия електрод в сравнение с мокрите електроди. Изпаряването на разтворителя при мокра обработка създава кухини между активния материал и проводимите агенти, намалявайки плътността на уплътняване. Без изсушаване, сухите електроди елиминират кухините, осигурявайки по-тесен контакт на частиците.
Сухите електроди постигат по-висока плътност на уплътняване с по-малко пукнатини/микро{0}}пори:
- LFP: 2,30 g/cm³ → 3,05 g/cm³ (+32.61%)
- NMC: 3,34 g/cm³ → 3,62 g/cm³ (+8.38%)
- Графитен анод: 1,63 g/cm³ → 1,81 g/cm³ (+11.04%)
По-високото съдържание на активен материал на обем позволява по-голяма енергийна плътност.
Сухите батерии постигат 20% по-висока енергийна плътност при същите условия. Данните на Maxwell показват, че сухите електроди надвишават 300 Wh/kg, с потенциал за 500 Wh/kg.
Сухите електроди поддържат по-големи граници на дебелината (30 µm–5 mm спрямо мокрите 160 µm), подобрявайки площния капацитет и съвместимостта с различни активни материали.
3. Превъзходна електрическа производителност
Лабораторните тестове потвърждават, че батериите със сух{0}}процес превъзхождат по отношение на цикъла на живот, издръжливост и импеданс. Фибрилната мрежа подобрява стабилността на материала и електрическите характеристики.
При мокра обработка 500 цикъла натрупват вътрешно напрежение в активните частици, причинявайки напречни-пукнатини, които влошават производителността на батерията. При суха обработка фибрилната мрежа покрива активните материали, поддържайки структурната цялост след 500 цикъла с минимални повърхностни пукнатини. Мрежестата структура също така потиска активното разширяване на материала, предотвратява отделянето на частиците от токоотводите и подобрява стабилността и електрическите характеристики.
Свържете се с нас за повече информация относно нашитесухи електродни разтвори.
