Влияние сырья для аккумуляторов на стабильность суспензии катодных электродов
Суспензия аккумулятора представляет собой высоковязкую двухфазную суспензионную систему твердого и жидкого состояния, и для оценки стабильности этой системы первым шагом является изучение ее состава и функциональных свойств. Большая часть литиевой промышленности использует суспензию на масляной основе, которая представляет собой смесь, образованную путем смешивания и диспергирования активных материалов, связующих, проводящих агентов, растворителей и т. д. в определенном соотношении и порядке.
Катодные активные материалы
Будучи основным электрохимически активным компонентом катодной суспензии, катодезактивный материал определяет напряжение, плотность энергии и другие основные свойства батареи и является сердцевиной суспензионной системы. Распределение частиц по размерам, удельная площадь поверхности, значение рН или остаточной щелочи и другие свойства активного материала влияют на стабильность суспензии.
Распределение частиц по размерам:
Размер частиц и гранулометрический состав активного материала являются важным фактором в процессе приготовления суспензии. Чем мельче частицы активного материала, тем больше вязкость непрерывной фазы, тем слабее явление расслоения суспензии, вызванное силой тяжести, и тем лучше стабильность суспензионной системы. Однако, когда размер частиц уменьшается до определенного крошечного размера, сила связи между частицами становится основной, и между частицами происходит агломерация, что не способствует стабильности системы. Следовательно, при диспергировании суспензии размер частиц не тем мельче, чем лучше, а должен быть распределен в узком диапазоне размеров для достижения взаимного баланса всасывания и отталкивания, чтобы обеспечить стабильность системы суспензии.
Удельная площадь поверхности:
Это важный фактор, влияющий на работу клетки. Чем больше удельная площадь поверхности, тем лучше электрохимические характеристики элемента, что напрямую отражается на более низком внутреннем сопротивлении элемента, более легком использовании емкости, а также в улучшенных характеристиках циклирования и множителя. Однако слишком большая удельная поверхность увеличивает адгезию образца в суспензии, что не способствует диспергированию между частицами.
рН или остаточная щелочность:
Само по себе значение рН не влияет на стабильность суспензии, но щелочная среда оказывает большее влияние на вяжущее и может привести к изменению структуры самого вяжущего. Специально для катодных тройных материалов из-за избытка соли лития в процессе его синтеза избыток соли лития образует оксид лития (Li) после высокотемпературного прокаливания, который реагирует с водой (H2O) и диоксидом углерода (CO2) в воздухе с образованием гидроксида лития (LiOH) и карбоната лития (Li2CO3), которые остаются на поверхности материала и повышают значение pH материала.
связующее
Основная роль связующего в суспензии состоит в том, чтобы связать активный материал, проводящий агент и коллектор, улучшить электронный контакт между активным материалом электрода, проводящим агентом и коллектором, а также обеспечить стабильную опорную роль для системы суспензии. В настоящее время поливинилиденфторид (ПВДФ) обычно используется в качестве связующего в литиевой промышленности, поскольку ПВДФ обладает хорошими технологическими характеристиками, термической стабильностью (температура длительного использования -40 ~ 150 градусов), а также адаптируемостью и стабильностью к электролиту. Связующее обертывается вокруг активного материала путем механического перемешивания после растворения в азотном метилпирролидоне (NMP) и связывается силой водородной связи, силой Ван-дер-Ваальса и т. д. Факторами, влияющими на прочность связи связующего, являются в основном межмолекулярная полярность, молекулярная масса, содержание растворителя и т. д.
Проводящий агент
Основная роль проводящего агента в катодной суспензии состоит в том, чтобы уменьшить внутреннее сопротивление батареи и улучшить улетучивание емкости, обычно выбирают проводящий углеродный порошок с суспензией УНТ в качестве основного проводящего агента. Из-за малого размера частиц (легко образуются кластеры размером 1-5 мм) и большой удельной поверхности (около 60 м2/г) его трудно равномерно диспергировать в растворе, поэтому требования к процессу смешивания очень высоки.
Диспергаторы
Основная роль диспергатора в катодной суспензии состоит в том, чтобы растворить связующее и обеспечить хороший носитель для более равномерного диспергирования активного материала. На стадии покрытия диспергатор должен обладать хорошей смачиваемостью и текучестью по отношению к металлической подложке, а также хорошей летучестью при высыхании. По сравнению с другими диспергаторами, такими как H2O, NMP, DMAC (диметилацетамид), DMF (диметилформамид) и т. д., NMP обладает такими преимуществами, как высокая растворимость, низкая вязкость, низкая летучесть, хорошая стабильность и простота извлечения, поэтому в промышленности обычно используется система NMP-PVDF. Наоборот, если NMP составляет меньше, вязкость суспензии велика, порошок плохо диспергирован и текучесть суспензии низкая. Таким образом, не требуется строгого контроля количества добавляемого NMP, наиболее важным является обеспечение равномерного покрытия.
Влага
Влага существует как примесь в маслянистой суспензии, в основном привносимая сырьем в суспензию или во время смешивания. Повышение его содержания повлияет на вязкость суспензии, нарушит однородность растворителя, приведет к агломерации катодных частиц в кластеры, а также явлению отслаивания и выпадения при установке полюсного наконечника после сушки, поэтому введение влаги необходимо контролировать как в сырье, так и при смешивании.
ТОБ НОВАЯ ЭНРТГИпредоставляет полный спектр аккумуляторных материалов
