Análisis de las características de los materiales del ánodo de la batería de litio y el proceso de mezcla

Como material de electrodo negativo, el grafito debe mezclarse con un agente conductor, un aglutinante y otros aditivos, y se agrega un disolvente para preparar una suspensión de electrodo negativo antes de que pueda recubrirse con un colector de corriente para preparar un electrodo. Sin embargo, en el proceso de preparación de la suspensión de ánodo de grafito, se cree que muchos técnicos se han encontrado con problemas grandes o pequeños, como demasiado tiempo, sedimentación de grafito, viscosidad inestable, partículas de suspensión grandes, muchas burbujas, etc. Entonces, antes de resolver estos problemas, necesitamos hacer una clasificación simple de las propiedades básicas de varios materiales. Solo sobre la base de la comprensión de las propiedades del material se pueden resolver los problemas encontrados de forma rápida, precisa y adecuada. Este artículo presenta principalmente las características de los materiales utilizados en la preparación de la lechada anódica:

1 grafito

El grafito incluye grafito natural y grafito artificial. Las formas de las partículas son diversas e irregulares, principalmente esféricas y en escamas. El grafito es una sustancia no polar, se contamina fácilmente con sustancias no polares y se dispersa fácilmente en sustancias no polares. No es fácil de absorber agua y no es fácil de dispersar en solución acuosa. Incluso si el grafito contaminado se dispersa en agua, se volverá a agregar. En cuanto a las características y requisitos del grafito, creo que todo el mundo lo tiene muy claro, así que no las repetiré aquí.

2. Agente conductor

Hay muchos tipos de agentes conductores, incluidos el negro de humo, CNT, grafeno, etc., la mayoría de los cuales no son polares. La función del agente conductor es mezclar entre los materiales de grafito para formar la red conductora principal y reducir la resistencia interna de la batería de litio. La cantidad de agente conductor añadido es generalmente pequeña, y se puede decir que cuanto más pequeña, mejor, alrededor del 2% o menos. Como agente conductor, generalmente es necesario tener un área superficial específica suficientemente alta para aumentar la tasa de transferencia de electrones con la menor cantidad posible. Pero también enfrentará el problema de la fácil reunión y la no fácil dispersión.

La dispersión de agentes conductores siempre ha sido un punto importante. Como los tipos de agentes conductores van desde el negro de humo simple hasta la suspensión de CNT, el negro de humo, la CNT y la suspensión conductora mixta de grafeno, la suspensión debe ajustarse de acuerdo con sus propiedades. El proceso de preparación. En el artículo de preparación de la lechada de la batería de litio [exquisito] análisis de las propiedades y los factores de influencia clave de la lechada de la batería de litio, se menciona que la preparación de la lechada pasará principalmente por las etapas de mezcla en seco de materiales, humectación de polvo, trituración de grupos de partículas, y finalmente alcanzar la estabilidad. La dispersión del agente conductor debe completarse en la etapa de humectación del polvo y rotura de los grupos de partículas, de lo contrario, el agente conductor volverá a agregarse y provocará el desperdicio del agente conductor. Al resolver el problema de la dispersión del agente conductor, es necesario ajustar la fuerza mecánica y el tiempo para lograr el mejor estado.

3.CMC

CMC (hidroximetilcelulosa de sodio) es un importante éter de celulosa. Es un compuesto de celulosa polianiónica obtenido por modificación química de fibras naturales. Es fácilmente soluble en agua fría y caliente y pertenece al material Sexual medio. La CMC tiene excelentes propiedades como espesamiento, dispersión, suspensión, adhesión, formación de película, coloide protector y protección contra la humedad, por lo que se selecciona como dispersante y espesante para electrodos negativos de grafito.

La CMC tiene propiedades de dispersión y unión, pero no se puede usar sola como aglutinante para electrodos negativos en aplicaciones industriales. En el proceso de producción de baterías de litio, es necesario tener en cuenta la densidad de energía y la resistencia interna de la batería de litio. Esto requiere que la pieza del polo negativo tenga una cierta densidad de volumen (aproximadamente 1,6 g / cc). En este caso, es necesario revestir. La última pieza polar se somete a un tratamiento de compactación rodante, y la CMC presenta una mayor fragilidad, lo que inevitablemente conducirá al colapso de la estructura de la pieza polar después del laminado, y fenómenos como la caída de polvo y la fuga de la lámina. Por tanto, la condición para que el CMC se pueda utilizar solo es: el grosor de la pieza polar es fino, el proceso de laminación no se realiza o la densidad de compactación de la pieza polar no es alta.

Además, durante la preparación de la suspensión del electrodo negativo, se debe prestar atención a la influencia de la velocidad del mezclador en la CMC. La solución de CMC tiene pseudoplasticidad, su viscosidad disminuye al aumentar la temperatura y es reversible. Cuando el mezclador gira demasiado rápido, la viscosidad de la CMC disminuirá, lo que afectará la suspensión del ánodo de grafito.

4. Carpeta SBR

SBR (caucho de estireno-butadieno) es una emulsión de cadena lineal de molécula pequeña. La unidad de partículas de látex es una estructura de núcleo-capa. La cáscara es una estructura reticulada de cadenas moleculares de copolímeros. La capa exterior es un grupo polar hidrófilo y una superficie. Agente activo. SBR es una sustancia que coexiste con hidrofilia y lipofilia. Los grupos a base de agua se combinan con los grupos en la superficie de la hoja para formar una fuerza de unión, que conduce a la dispersabilidad y estabilidad de la suspensión. El segmento aceitoso se combina con el grafito negativo para formar una fuerza de unión, logrando así el efecto de unión.

Sin embargo, el SBR no se puede usar solo en la suspensión del ánodo de grafito, porque el SBR no tiene función de dispersión, y demasiado SBR también hará que la pieza polar se hinche en el electrolito.

En la producción industrial de baterías de litio, CMC y SBR se utilizan a menudo al mismo tiempo. El uso combinado de los dos puede resolver los problemas de viscosidad de la suspensión inestable, hinchamiento de la pieza polar y alta fragilidad. Los materiales comerciales de grafito son sustancias no polares, no es fácil que sean hidrófilos y difíciles de dispersar en sistemas de agua. Una función de la CMC es actuar como dispersante, dispersando grafito y aditivos conductores. Además, la CMC formará un gel cuando se encuentre con el agua, lo que hace que la lechada sea más espesa (espesante) y mejora la estabilidad de la suspensión de la lechada acuosa del electrodo negativo. Cuando se recubre la suspensión, debido a la estructura del gel de CMC, no solo puede retener la humedad, sino que también puede estabilizar la suspensión y mantener la uniformidad de la suspensión dentro de un cierto período de tiempo, lo que satisface las necesidades de la producción industrial a gran escala. Teniendo en cuenta las desventajas del CMC, la introducción de la emulsión de SBR molecular flexible que es fácilmente soluble en agua hace que la lechada tenga una mejor adherencia y al mismo tiempo mejora la tenacidad de la pieza polar, por lo que la pieza polar no se compactará. bajo alta presión. Una vez que se retira el polvo, la fuerza de unión de la pieza polar después del laminado también es alta.

Cuando se usan CMC y SBR juntos, una cosa a tener en cuenta es el momento de agregar la emulsión SBR. Porque el SBR es propenso a la demulsificación bajo alta fuerza de cizallamiento a largo plazo, lo que reduce la adhesión de las piezas polares.

5. Agua desionizada

El agua desionizada es una molécula débilmente polar y un disolvente para la suspensión del electrodo negativo. Un parámetro clave relacionado con el solvente es el contenido de sólidos. En el proceso de preparación de la lechada, el contenido de sólidos está relacionado con la dispersión y estabilidad del material.