El proceso de preparación de la suspensión de electrodos de ánodo de batería de iones de litio

Las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en varios campos debido a su alta densidad de energía, su larga vida útil y su respeto por el medio ambiente. La suspensión del electrodo del ánodo es uno de los componentes clave de las baterías de iones de litio, lo que afecta el rendimiento y la seguridad de las baterías. Por lo tanto, es importante comprender el proceso de preparación y las precauciones de la suspensión del electrodo del ánodo.

El proceso de preparación de la suspensión del electrodo del ánodo se puede dividir en cuatro pasos: preparación de la materia prima, mezcla, recubrimiento y secado.

1. Preparación de materia prima

Las materias primas para la suspensión del electrodo de ánodo incluyen principalmente materiales activos, agentes conductores, aglutinantes y solventes. Los materiales activos son la principal fuente de iones de litio y electrones en la batería, como el grafito, el silicio, el estaño y sus aleaciones o compuestos. Los agentes conductores se utilizan para mejorar la conductividad eléctrica de la suspensión y el electrodo, como el negro de humo, el grafeno y los nanotubos de carbono. Los aglutinantes se utilizan para unir los materiales activos y los agentes conductores y adherirlos al colector de corriente, como el fluoruro de polivinilideno (PVDF), el caucho de estireno-butadieno (SBR) y la carboximetilcelulosa (CMC). Los solventes se utilizan para disolver los aglutinantes y ajustar la viscosidad de la suspensión, como N-metil-2-pirrolidona (NMP), agua y etanol.

2. Mezcla

El paso de mezclado consiste en dispersar uniformemente los materiales activos, los agentes conductores y los aglutinantes en el solvente para formar una suspensión homogénea. El método de mezcla puede ser agitación mecánica, dispersión ultrasónica o molienda de bolas. El tiempo de mezclado, la velocidad y la temperatura deben controlarse de acuerdo con las propiedades de las materias primas y la calidad deseada de la suspensión. El paso de mezclado es crítico para lograr una buena dispersión, adhesión y uniformidad de recubrimiento de la suspensión.

3. Recubrimiento

El paso de recubrimiento consiste en aplicar la suspensión sobre una lámina de metal (generalmente cobre) como colector de corriente mediante el uso de una máquina de recubrimiento. El método de recubrimiento puede ser una rasqueta, un troquel ranurado o un recubrimiento por pulverización. El espesor, la velocidad y la presión del recubrimiento deben ajustarse de acuerdo con las características de la suspensión y los requisitos del electrodo. El paso de recubrimiento es esencial para determinar la carga de masa, la porosidad y la morfología del electrodo.

4. Secado

El paso de secado consiste en eliminar el disolvente de la suspensión recubierta utilizando un horno de secado o un soplador de aire caliente. La temperatura, el tiempo y la atmósfera de secado deben optimizarse de acuerdo con el tipo de solvente y aglutinante utilizado en la suspensión. El paso de secado es importante para eliminar el solvente residual, mejorar la adhesión del aglutinante y mejorar la estabilidad del electrodo.

Las precauciones de la preparación de la suspensión de electrodos de ánodo incluyen principalmente:

- Elección de materias primas adecuadas según los requisitos de rendimiento de la batería.

- Controlar la relación de materiales activos, conductores y ligantes según la reología y propiedades electroquímicas deseadas del lodo.

- Evitar la contaminación u oxidación de las materias primas y purines durante su almacenamiento y manipulación.

- Filtrado o desgasificación del lodo antes del recubrimiento para eliminar burbujas de aire o impurezas.

- Calibrar la máquina de recubrimiento regularmente para garantizar un espesor de recubrimiento preciso y consistente.

- Almacenar o curar los electrodos revestidos adecuadamente para evitar que se agrieten o se desprendan.

La preparación de la suspensión de electrodos de ánodo es un proceso complejo y delicado que requiere un diseño y una operación cuidadosos. Siguiendo estos pasos y precauciones, se puede obtener una suspensión de electrodo de ánodo de alta calidad para baterías de iones de litio.