تأثیر مواد اولیه باتری بر پایداری دوغاب الکترود کاتدی
دوغاب باتری یک سیستم تعلیق دو فاز جامد-مایع بسیار چسبناک است و برای ارزیابی پایداری این سیستم، اولین قدم مطالعه ترکیب و خواص عملکردی آن است. بیشتر صنایع لیتیوم از دوغاب مبتنی بر روغن استفاده می کنند که مخلوطی است که از اختلاط و پراکندگی مواد فعال، بایندرها، عوامل رسانا، حلال ها و غیره با نسبت و ترتیب معینی به وجود می آید.
مواد فعال کاتدی
به عنوان جزء فعال الکتروشیمیایی اصلی در دوغاب کاتد، ماده کاتدی اکتیو ولتاژ، چگالی انرژی و سایر خواص اساسی باتری را تعیین می کند و روح هسته سیستم دوغاب است. توزیع اندازه ذرات، سطح ویژه، pH یا مقدار قلیایی باقیمانده و سایر خواص ماده فعال بر پایداری دوغاب تأثیر می گذارد.
توزیع اندازه ذرات:
اندازه ذرات و توزیع اندازه ذرات ماده فعال عامل مهمی در فرآیند ساخت دوغاب است. هرچه ذرات ماده فعال کوچکتر باشد، ویسکوزیته فاز پیوسته بیشتر می شود، پدیده لایه بندی دوغاب ناشی از گرانش ضعیف تر و پایداری سیستم تعلیق بهتر است. با این حال، هنگامی که اندازه ذرات به یک اندازه کوچک کاهش می یابد، نیروی پیوند بین ذرات نقش اصلی را پیدا می کند و تجمع بین ذرات رخ می دهد که برای پایداری سیستم مفید نیست. بنابراین، در پراکندگی دوغاب، اندازه ذرات ریزتر نیست، بهتر است، اما باید در یک محدوده اندازه باریک توزیع شود تا تعادل متقابل مکش و دافعه حاصل شود تا از پایداری سیستم دوغاب اطمینان حاصل شود.
سطح خاص:
این یک عامل مهم بر عملکرد سلول است. هر چه مساحت سطح ویژه بزرگتر باشد، عملکرد الکتروشیمیایی سلول بهتر است، که مستقیماً در مقاومت داخلی کمتر سلول، عملکرد آسان تر ظرفیت، و عملکرد دوچرخه سواری بهتر و عملکرد چند برابری منعکس می شود. با این حال، سطح ویژه بسیار زیاد باعث می شود چسبندگی نمونه در دوغاب افزایش یابد، که برای پراکندگی بین ذرات مساعد نیست.
pH یا مقدار قلیایی باقیمانده:
مقدار pH خود بر پایداری دوغاب تأثیر نمی گذارد، اما محیط قلیایی تأثیر بیشتری روی بایندر دارد و می تواند منجر به تغییراتی در ساختار خود بایندر شود. به خصوص برای مواد سه تایی کاتدی به دلیل وجود نمک لیتیوم اضافی در فرآیند سنتز، نمک لیتیوم اضافی پس از کلسینه شدن در دمای بالا، اکسید لیتیوم (Li) تولید می کند که با آب (H2O) و دی اکسید کربن (CO2) در هوا واکنش می دهد تا هیدروکسید لیتیوم (LiOH) را تولید کند و مقدار لیتیوم را مجدداً کربنات (LiOH) و لیتیوم CO3 بر روی سطح باقی می ماند. مواد بالاتر
کلاسور
نقش اصلی بایندر در دوغاب، اتصال ماده فعال، عامل رسانا و کلکتور، افزایش تماس الکترونیکی بین ماده فعال الکترود و عامل رسانا و کلکتور، و ارائه نقش پشتیبانی پایدار برای سیستم دوغاب است. امروزه پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) معمولاً به عنوان چسب در صنعت لیتیوم استفاده می شود زیرا PVDF دارای عملکرد پردازش خوب، پایداری حرارتی (دمای استفاده طولانی مدت -40 ~ 150 درجه) و سازگاری و پایداری با الکترولیت است. بایندر پس از حل شدن در نیتروژن متیل پیرولیدون (NMP) با هم زدن مکانیکی به دور ماده فعال پیچیده می شود و با نیروی پیوند هیدروژنی و نیروی واندروالس و غیره پیوند می زند.عوامل موثر بر استحکام پیوند بایندر عمدتاً قطبیت بین مولکولی، وزن مولکولی، محتوای حلال و غیره است.
عامل رسانا
نقش اصلی عامل رسانا در دوغاب کاتد کاهش مقاومت داخلی باتری و بهبود تبخیر ظرفیت است، به طور کلی پودر کربن رسانا را با دوغاب CNT به عنوان عامل رسانای اصلی انتخاب کنید. به دلیل اندازه ذرات کم (شکل گیری خوشه های 1-5 میلی متری آسان) و سطح ویژه بزرگ (حدود 60 متر مربع بر گرم)، پراکندگی یکنواخت در دوغاب دشوار است، بنابراین الزامات برای فرآیند اختلاط بسیار زیاد است.
پراکنده کننده ها
نقش اصلی پراکنده کننده در دوغاب کاتد حل کردن بایندر و ایجاد یک حامل خوب برای پراکندگی یکنواختتر ماده فعال است. در مرحله پوشش دهی، دیسپرس کننده باید ترشوندگی و سیالیت خوبی برای بستر فلزی داشته باشد و در هنگام خشک شدن فراریت خوبی داشته باشد. در مقایسه با سایر پخش کننده ها مانند H2O، NMP، DMAC (دی متیل استامید)، DMF (دی متیل فرمامید) و غیره، NMP دارای مزایای حلالیت بالا، ویسکوزیته کم، فراریت کم، پایداری خوب و بازیابی آسان است، بنابراین صنعت به طور کلی از سیستم NMP-PVDF استفاده می کند. برعکس، اگر NMP کمتر باشد، ویسکوزیته دوغاب زیاد است، پودر به خوبی پراکنده نشده و نقدینگی دوغاب کم است. بنابراین، هیچ الزام کنترل دقیقی برای مقدار NMP اضافه شده وجود ندارد، مهمترین چیز این است که اطمینان حاصل شود که می توان آن را به طور یکنواخت پوشش داد.
مرطوب
رطوبت به عنوان یک ناخالصی در دوغاب روغنی وجود دارد که عمدتاً توسط مواد خام در دوغاب یا در حین اختلاط وارد می شود. افزایش محتوای آن بر ویسکوزیته دوغاب تأثیر می گذارد، یکنواختی حلال را از بین می برد، منجر به تجمع ذرات کاتد به صورت خوشه ها و پدیده پوسته شدن و افتادن آن هنگام قرار دادن قطعه قطب پس از خشک شدن می شود، بنابراین ورود رطوبت هم در ماده خام و هم در ماده خام باید کنترل شود.
TOB NEW ENRTGYطیف کاملی از مواد باتری را فراهم می کند
