I. Анализ технологии изготовления сухих электродов
1. Введение в сухие и мокрые процессы и сравнение материалов.
Традиционный мокрый процесс включает в себя смешивание активного материала, проводящего агента и связующего вещества в растворителе в определенных соотношениях, а затем нанесение смеси на поверхность токосъемника с помощью щелевого устройства для нанесения покрытия путем каландрирования.
Сухой процесс включает в себя сухое-смешивание активных частиц и проводящих агентов до однородного состояния, добавление связующего, формирование самоподдерживающейся пленки-за счет фибрилляции связующего и, наконец, каландрирование ее на поверхности токосъемника.
2. Процесс производства сухой пленки
2.1 Процесс подготовки сухой-самонесущей пленки
Методы сухой пленки включают фибрилляцию связующего и электростатическое распыление, причем основным методом является фибрилляция связующего. Электростатическое напыление уступает фибрилляции связующего в плане последующей технологичности, стабильности адгезии, гибкости электродов и долговечности.
Фибрилляция связующего: смешивают порошок активного материала и проводящий агент, добавляют связующее из ПТФЭ и прикладывают внешнюю высокую силу сдвига для фибриллирования ПТФЭ, порошка связывающей электродной пленки. Затем смесь экструдируют в самонесущую пленку.
Электростатическое распыление. Активный материал, проводящий агент и частицы связующего предварительно-смешиваются с газом под-высоким давлением. Порошок заряжается отрицательно с помощью электростатического распылителя и наносится на положительно заряженный токосъемник из металлической фольги. Коллектор,-покрытый связующим, затем подвергается горячему-прессованию; расплавленное связующее прилипает к другим порошкам и сжимается в самонесущую пленку.
2.2 Принцип технологии сухого процесса фибрилляции
Фибрилляция превращает ПТФЭ в фибриллы под действием внешней силы сдвига. Благодаря низким силам Ван-дер-Ваальса в ПТФЭ и рыхлой укладке, силы сдвига преобразуют агломераты в фибриллы, которые образуют электродный порошок, связывающий сеть.
Температура и сдвиг являются критическими факторами, влияющими на фибрилляцию ПТФЭ. При температуре выше 19 градусов ПТФЭ переходит из триклинной в гексагональную кристаллическую систему, смягчая молекулярные цепи и обеспечивая фибрилляцию.
Изготовление фибрилляционной пленки-предшествует каландрированию электродов. Основное оборудование для фибрилляции включает струйные мельницы, шнековые экструдеры и открытые мельницы.
После тщательного смешивания ПТФЭ и активного материала смесь подается в фибрилляционную машину. Под давлением ролика он образует самонесущую-пленку. Экспериментальные данные показывают, что более низкие скорости подачи увеличивают импеданс электродной пленки, а большая сила каландрирования снижает импеданс.
II. Сухой и мокрый электрод: преимущества и недостатки
1. Более низкая стоимость: снижение производственных затрат на 18%.
Сухой процесс имеет меньше стадий. Массовое производство снижает затраты на производство элементов на 18% (0,056 юаней/ч). При мокрой обработке на покрытие/сушку и восстановление растворителя приходится 22,76% и 53,99% затрат на оборудование, рабочую силу, оборудование и энергию соответственно. Сухой процесс заменяет суспензионное покрытие -образованием самонесущей пленки, устраняя необходимость использования растворителя NMP, сушку электрода и регенерацию растворителя,-значительно сокращая затраты.
Сухой процесс более экологичен-и масштабируем. Токсичный NMP (N-метилпирролидон) требует энергоемкой-утилизации в мокрых процессах. Сухая обработка-без растворителей упрощает рабочие процессы, уменьшает занимаемую площадь оборудования и обеспечивает крупномасштабное-производство электродов.
2. Более высокая плотность активного материала: увеличение плотности энергии на 20%.
Фибрилляция из ПТФЭ обеспечивает более гладкую морфологию сухих электродов по сравнению с влажными электродами. Испарение растворителя при влажной обработке создает пустоты между активным материалом и проводящими агентами, снижая плотность уплотнения. Без высыхания сухие электроды устраняют пустоты, обеспечивая более плотный контакт частиц.
Сухие электроды обеспечивают более высокую плотность уплотнения с меньшим количеством трещин/микро-пор:
- LFP: 2,30 г/см³ → 3,05 г/см³ (+32.61%)
- НМК: 3,34 г/см³ → 3,62 г/см³ (+8.38%)
- Графитовый анод: 1,63 г/см³ → 1,81 г/см³ (+11.04%)
Более высокое содержание активного материала в объеме обеспечивает большую плотность энергии.
Сухие батареи обеспечивают на 20% большую плотность энергии при одинаковых условиях. Данные Maxwell показывают, что мощность сухих электродов превышает 300 Втч/кг с потенциалом 500 Втч/кг.
Сухие электроды поддерживают более высокие пределы толщины (30–5 мм по сравнению с мокрыми 160 мкм), увеличивая площадь покрытия и совместимость с различными активными материалами.
3. Превосходные электрические характеристики
Лабораторные испытания подтверждают, что сухие-батарейные батареи имеют превосходные показатели срока службы, долговечности и импеданса. Сеть фибрилл повышает стабильность материала и электрические характеристики.
При влажной обработке в течение 500 циклов накапливаются внутренние напряжения в активных частицах, что приводит к появлению трещин-в поперечном сечении, которые ухудшают характеристики аккумулятора. При сухой обработке сеть фибрилл покрывает активные материалы, сохраняя структурную целостность после 500 циклов с минимальными поверхностными трещинами. Сетчатая структура также подавляет активное расширение материала, предотвращает отделение частиц от токосъемников и улучшает стабильность и электрические характеристики.
Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации о нашихрастворы сухих электродов.
