Efecto de las materias primas de las baterías sobre la estabilidad de la suspensión de electrodos catódicos

La suspensión de la batería es un líquido sólido muy viscoso sistema de suspensión de dos fases, y para evaluar la estabilidad de este sistema, el El primer paso es estudiar su composición y sus propiedades funcionales. La mayoría de La industria del litio utiliza lodo a base de aceite, que es una mezcla formada al mezclar y dispersar materiales activos, aglutinantes, agentes conductores, disolventes, etc. en una cierta proporción y orden.

Cátodo activo Materiales

Como principal Componente activo electroquímico en la suspensión catódica, el material catódico activo. Determina el voltaje, la densidad de energía y otras propiedades básicas del batería y es el alma central del sistema de lodo. El tamaño de partícula distribución, área de superficie específica, pH o valor alcalino residual y otros Las propiedades del material activo afectan la estabilidad de la suspensión.

Partícula distribución de tamaño:

la partícula El tamaño y la distribución del tamaño de las partículas del material activo es un factor importante. factor en el proceso de elaboración de la pulpa. Cuanto más pequeñas sean las partículas del activo material, cuanto mayor sea la viscosidad de la fase continua, más débil será la Fenómeno de estratificación de lodos causado por la gravedad, y mejor será Estabilidad del sistema de suspensión. Sin embargo, cuando se reduce el tamaño de las partículas hasta un cierto tamaño diminuto, la fuerza de unión entre las partículas se convierte en la papel principal, y se producirá aglomeración entre las partículas, lo cual no es propicio para la estabilidad del sistema. Por tanto, en la dispersión de la lechada, el tamaño de las partículas no es cuanto más finas mejor, pero debe ser Distribuido en un rango de tamaño estrecho para lograr el equilibrio mutuo de succión y repulsión, para asegurar la estabilidad del sistema de lodo.

Específico área de superficie:

es un factor importante que afecta el rendimiento de la célula. Cuanto mayor sea el específico superficie, mejor será el rendimiento electroquímico de la celda, que es directamente reflejado en la menor resistencia interna de la celda, un desempeño más fácil de la capacidad y un mejor rendimiento cíclico y rendimiento multiplicador. Sin embargo, una superficie específica demasiado grande dificulta la adhesión de la muestra en el suspensión mejorada, que no favorece la dispersión entre partículas.

pH o valor alcalino residual:

El valor del pH en sí no afecta la estabilidad de la suspensión, pero el alcalino El entorno tiene un mayor impacto sobre el aglutinante y puede provocar cambios en el estructura del propio aglutinante. Especialmente para materiales ternarios catódicos. debido al exceso de sal de litio en su proceso de síntesis, el exceso de litio La sal genera óxido de litio (Li) después de la calcinación a alta temperatura, que reacciona con agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) en el aire para generar litio hidróxido (LiOH) y carbonato de litio (Li2CO3), que permanece en el superficie del material y aumentará el valor de pH del material.

Carpeta

El La función principal del aglutinante en la suspensión es unir el material activo, el conductor agente y el coleccionista, para mejorar el contacto electrónico entre el material activo del electrodo y el agente conductor y el colector, y para Proporcionar una función de soporte estable para el sistema de lodo. Actualmente el polivinilideno El fluoruro (PVDF) se utiliza comúnmente como aglutinante en la industria del litio porque el PVDF tiene buen rendimiento de procesamiento, estabilidad térmica (temperatura de uso a largo plazo -40 ~ 150 ℃), y adaptabilidad y estabilidad al electrolito. La carpeta es envuelto alrededor del material activo mediante agitación mecánica después de disolverlo en metilpirrolidona de nitrógeno (NMP), y unidos por fuerza de enlace de hidrógeno y van fuerza der Waals, etc. Los factores que afectan la fuerza de unión del aglutinante son principalmente polaridad intermolecular, peso molecular, contenido de disolvente, etc.

Agente conductor

El La función principal del agente conductor en la suspensión catódica es reducir la resistencia interna de la batería y mejora la volatilización de la capacidad, Generalmente elija polvo de carbón conductor con lechada de CNT como conductor principal. agente. Debido a su bajo tamaño de partícula (fácil de formar grupos de 1 a 5 mm) y su gran área de superficie específica (aproximadamente 60 m2 / g), es difícil dispersarse uniformemente en la suspensión, por lo que los requisitos para el proceso de mezcla son muy altos.

Dispersantes

El La función principal del dispersante en la suspensión catódica es disolver el aglutinante y proporcionar un buen vehículo para que el material activo se disperse más uniformemente. En el En la etapa de recubrimiento, se requiere que el dispersante tenga buena humectabilidad y fluidez. al sustrato metálico y buena volatilidad al secar. Comparado con otros dispersantes tales como H2O, NMP, DMAC (dimetil acetamida), DMF (dimetil formamida), etc., NMP tiene las ventajas de alta solubilidad, baja viscosidad, baja volatilidad, buena estabilidad y fácil recuperación, por lo que la industria generalmente adopta el sistema NMP-PVDF. Por el contrario, si el NMP representa menos, la viscosidad de la suspensión es grande, el polvo no está bien disperso y la liquidez de la lechada está baja. Por lo tanto, no existe un requisito de control estricto para la cantidad de NMP añadido, lo más importante es garantizar que pueda ser uniformemente recubierto.

Humedad

Humedad Existe como una impureza en la suspensión aceitosa, principalmente aportada por la materia prima. en la suspensión o durante la mezcla. El aumento de su contenido afectará a la viscosidad de la suspensión, destruye la uniformidad del disolvente, conduce a la aglomeración de partículas catódicas en racimos y fenómeno de descamación y caerse cuando se coloca la pieza polar después del secado, por lo que la introducción Es necesario controlar la humedad tanto en la materia prima como en la mezcla.

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