Ефект на суровините за батерии върху стабилността на суспензията на катодния електрод
Суспензията на батерията е силно вискозна твърдо-течна двуфазна суспензионна система и за да се оцени стабилността на тази система, първата стъпка е да се проучат нейният състав и нейните функционални свойства. По-голямата част от литиевата индустрия използва суспензия на маслена основа, която е смес, образувана чрез смесване и диспергиране на активни материали, свързващи вещества, проводящи агенти, разтворители и т.н. в определено съотношение и ред.
Катодни активни материали
Като основен електрохимичен активен компонент в катодната суспензия, катодактивният материал определя напрежението, енергийната плътност и други основни свойства на батерията и е основната душа на системата за суспензия. Разпределението на размера на частиците, специфичната повърхност, pH или остатъчната алкална стойност и други свойства на активния материал влияят върху стабилността на суспензията.
Разпределение на размера на частиците:
Размерът на частиците и разпределението на размера на частиците на активния материал е важен фактор в процеса на производство на суспензия. Колкото по-малки са частиците на активния материал, толкова по-голям е вискозитетът на непрекъснатата фаза, толкова по-слаб е феноменът на разслояване на суспензията, причинен от гравитацията, и толкова по-добра е стабилността на суспензионната система. Въпреки това, когато размерът на частиците се намали до определен малък размер, силата на свързване между частиците става основна роля и между частиците ще настъпи агломерация, което не е благоприятно за стабилността на системата. Следователно при дисперсията на суспензията размерът на частиците не е колкото по-фин, толкова по-добър, но трябва да бъде разпределен в тесен диапазон на размера, за да се постигне взаимен баланс на засмукване и отблъскване, така че да се гарантира стабилността на системата за суспензия.
Специфична повърхност:
Това е важен фактор, влияещ върху работата на клетката. Колкото по-голяма е специфичната повърхност, толкова по-добра е електрохимичната производителност на клетката, което се отразява пряко в по-ниското вътрешно съпротивление на клетката, по-лесното представяне на капацитета и по-добрата циклична производителност и производителността на умножителя. Твърде голямата специфична повърхност обаче подобрява адхезията на пробата в суспензията, което не благоприятства дисперсията между частиците.
pH или остатъчна алкална стойност:
Стойността на pH сама по себе си не влияе върху стабилността на суспензията, но алкалната среда има по-голямо влияние върху свързващото вещество и може да доведе до промени в структурата на самото свързващо вещество. Особено за трикомпонентните катодни материали поради излишната литиева сол в процеса на синтез, излишната литиева сол генерира литиев (Li) оксид след високотемпературно калциниране, който реагира с вода (H2O) и въглероден диоксид (CO2) във въздуха, за да генерира отново литиев хидроксид (LiOH) и литиев карбонат (Li2CO3), които остават на повърхността на материала и ще повишат pH стойността на материала.
Свързващо вещество
Основната роля на свързващото вещество в суспензията е да свърже активния материал, проводимия агент и колектора, да подобри електронния контакт между активния материал на електрода и проводимия агент и колектора и да осигури стабилна опорна роля за системата за суспензия. В днешно време поливинилиден флуорид (PVDF) обикновено се използва като свързващо вещество в литиевата индустрия, тъй като PVDF има добра производителност на обработка, термична стабилност (температура за дългосрочна употреба -40 ~ 150 градуса) и адаптивност и стабилност към електролит. Свързващото вещество се обвива около активния материал чрез механично разбъркване след разтваряне в азотен метилпиролидон (NMP) и се свързва чрез сила на водородно свързване и сила на Ван дер Ваалс и т.н. Факторите, влияещи върху силата на свързване на свързващото вещество, са главно междумолекулна полярност, молекулно тегло, съдържание на разтворител и др.
Проводящ агент
Основната роля на проводящия агент в катодната суспензия е да намали вътрешното съпротивление на батерията и да подобри изпаряването на капацитета, обикновено избирайте проводим въглероден прах с CNT суспензия като основен проводящ агент. Поради ниския си размер на частиците (лесни за образуване 1-5 mm клъстери) и голямата специфична повърхност (около 60 m2/g), е трудно да се диспергира равномерно в суспензията, така че изискванията за процеса на смесване са много високи.
Дисперсанти
Основната роля на диспергатора в катодната суспензия е да разтваря свързващото вещество и да осигурява добър носител за по-равномерното диспергиране на активния материал. В етапа на нанасяне на покритие се изисква диспергаторът да има добра омокряемост и течливост към металния субстрат и добра летливост при изсъхване. В сравнение с други дисперсанти като H2O, NMP, DMAC (диметил ацетамид), DMF (диметил формамид) и т.н., NMP има предимствата на висока разтворимост, нисък вискозитет, ниска летливост, добра стабилност и лесно възстановяване, така че индустрията като цяло приема системата NMP-PVDF. Напротив, ако NMP представлява по-малко, вискозитетът на суспензията е голям, прахът не е добре диспергиран и ликвидността на суспензията е ниска. Следователно няма строго изискване за контрол на количеството добавен NMP, най-критичното нещо е да се гарантира, че може да бъде равномерно покрито.
Влага
Влагата съществува като примес в мазната суспензия, внесена главно от суровината в суспензията или по време на смесването. Увеличаването на съдържанието му ще повлияе на вискозитета на суспензията, ще разруши еднородността на разтворителя, ще доведе до агломерация на катодните частици в клъстери и феномена на лющене и падане, когато полюсът се постави след изсушаване, така че въвеждането на влага трябва да се контролира както в суровината, така и в смесването.
TOB НОВА ENRTGYпредоставя пълна гама от материали за батерии
