Pesquisa sobre o Processo de Dispersão Negativa de Baterias de Íons de Lítio

Bateria de íons de lítio: otimizando a mistura de eletrodos negativos para melhorar o desempenho

Introdução

O processo de mistura e dispersão de lamas de baterias impacta significativamente a produção de baterias de íons de lítio, representando uma etapa fundamental em todo o processo de fabricação. A lama negativa inclui pó de grafite, agentes condutores, agentes de suspensão e ligantes. Sua preparação envolve uma série de processos como mistura, dissolução e dispersão entre materiais líquidos e sólidos, juntamente com variações de temperatura, viscosidade e condições ambientais. A qualidade da dispersão do chorume influencia diretamente a qualidade da produção subsequente de baterias de íons de lítio e o desempenho dos produtos finais. Vários fabricantes de células investem tempo e custo significativos na mistura de ingredientes, muitas vezes excedendo 8 horas para materiais de eletrodos negativos.

Otimizando a mistura de eletrodos negativos

Em um esforço para aumentar a eficiência e reduzir os custos de produção na mistura, o autor deste estudo conduziu experimentos de otimização no processo de mistura de eletrodos negativos. Uma análise comparativa foi realizada entre os processos de agitação de viscosidade e dispersão de fluidos quanto ao seu impacto no tamanho das partículas do material, estabilidade do conteúdo sólido, viscosidade, resistência e desempenho da bateria.

1.1 Preparação do chorume

1.1.1 Processo de Agitação de Viscosidade

A lama obtida por agitação de viscosidade é rotulada como Tipo I. O processo de agitação inclui: 1) adição de grafite, agentes condutores e 56% do pó seco CMC total em proporção, agitando uniformemente; 2) adicionar água deionizada, mexendo uniformemente; 3) adicionar o pó seco CMC restante, continuando a mexer uniformemente; 4) adicionar SBR e mexer até uniformizar.

1.1.2 Processo de dispersão de fluidos

A lama obtida por dispersão de fluido é rotulada como Tipo II. O processo de agitação envolve: 1) adição de pó seco CMC e água deionizada, agitação; 2) adição de agentes condutores, continuando a mexer uniformemente; 3) adicionar grafite, mexendo; 4) adicionar SBR e continuar a mexer.

1.2 Produção de células

Usando folha de alumínio de 0,016mm de espessura (produzida em Shenzhen, ≥99,8%) e folha de cobre de 0,009mm de espessura (produzida em Shenzhen, ≥99,8%) como coletores de corrente positiva e negativa, após eletrorrevestimento (com largura de 6mil), os materiais são secos em condições de 85°C por 8 horas, seguidos de laminação (espessura de 0,125±0,002mm), corte (largura de 56mm para positivo e 581mm de largura para negativo), produzindo chapas de eletrodos. Utilizando um filme de polietileno (PE) de 16μm de espessura (produzido em Chongqing), eletrólito LiPF/EC+DMC+EMC (relação de volume de 1:2:1, produzido em Guangzhou, grau de bateria) e as folhas de eletrodo de fenda, processos como soldagem, enrolamento, encapsulamento, soldagem de ponto inferior, grooving, cozimento, injeção e vedação são realizados de acordo com a empresa' s processo de produção para produzir baterias de aço 5.0Ah tipo 32650.

1.3 Ensaios e Análises

1.3.1 Viscosidade

Amostras de polpas Tipo I e Tipo II são agitadas a 15r/min em um tanque de mistura de 10L, e a viscosidade é medida usando um viscosímetro digital NDJ-53 (produzido em Pequim) a cada 2 horas.

1.3.2 Tamanho da partícula da lama

A distribuição do tamanho das partículas das pastas após a agitação é medida usando um analisador de tamanho de partículas a laser Mastersizer 3000 (produzido no Reino Unido) e comparada com a distribuição do tamanho das partículas do pó de grafite.

1.3.3 Estabilidade do conteúdo sólido

A variação do teor de sólidos é avaliada medindo-se o teor de lama de fundo no tanque de mistura a cada 2 horas.

1.3.4 Resistividade da folha de membrana

As pastas são revestidas em filmes finos isolantes, secas em um forno a 95°C por 4 horas, e a resistividade das amostras é medida usando um testador de resistividade LFY-406 (produzido em Shenzhen).

1.3.5 Resistência adesiva da folha

A lama negativa é revestida e seca em folha de cobre, criando folhas para testes de resistência adesiva usando um testador de tração computadorizado FY-108 (produzido em Dongguan).

1.3.6 Taxa de Corrente Constante de Carregamento

Os testes de capacidade são realizados usando um gabinete de detecção CT-3008W-5V10A.204 (produzido em Shenzhen) para carga/descarga de 1C e gravação da célula' s taxa de corrente constante de carregamento.

1.3.7 Desempenho

Usando um gabinete de detecção CT-3008W-SV30A-NF (produzido em Shenzhen), a célula' A taxa de retenção de capacidade acima de 200 ciclos é registrada para testes de carga/descarga de 3C.

Resultados e Discussão

2.1 Viscosidade

A viscosidade é um parâmetro crítico que reflete o fluxo e a estabilidade da lama. Uma viscosidade adequada garante não apenas estabilidade, mas também efeitos de revestimento ideais. As curvas de mudança de viscosidade para as lamas Tipo I e Tipo II estão representadas na Figura 1.

2.2 Tamanho da partícula da lama

A distribuição do tamanho das partículas é fundamental na determinação da dispersão do chorume. Um alinhamento mais próximo da distribuição de partículas de lama com a distribuição de partículas de pó indica melhor dispersão. As curvas de distribuição granulométrica para as lamas do Tipo I e Tipo II são mostradas na Figura 2.

2.3 Estabilidade do conteúdo sólido

A variação do conteúdo sólido serve como um indicador da estabilidade do chorume. A avaliação do conteúdo sólido em intervalos demonstra quaisquer tendências de estabilização. As alterações no conteúdo sólido dentro de 24 horas para diferentes pastas são exibidas na Figura 3.

2.4 Resistividade da folha de membrana

Os gráficos de caixa na Figura 4 comparam a resistividade das folhas de membrana preparadas a partir de lamas do Tipo I e Tipo II.

2.5 Resistência adesiva da folha

Três testes de resistência adesiva por conjunto são realizados para diferentes lamas, como mostra a Figura 5.

2.6 Desempenho

Durante a ciclagem, o grafite negativo experimenta expansão de volume e solvatação eletrolítica, o que pode causar fragmentação e descolamento do grafite. Os agentes condutores podem conectar grafite para formar uma rede condutora robusta. A taxa de retenção da capacidade das células produzidas a partir de diferentes pastas é mostrada na Figura 6.

Conclusão

A mistura a seco de CMC se enquadra na mistura de pó, facilitando a rápida dispersão em um curto período de duração. Simultaneamente, o emprego da agitação por viscosidade submete a lama a forças significativas de cisalhamento e atrito, aumentando os efeitos de dispersão. A lama negativa produzida por este método apresenta características superiores, como viscosidade, tamanho de partículas, estabilidade do conteúdo sólido, e desempenho melhor do que as polpas derivadas de processos de dispersão de fluidos. A resistividade das folhas de membrana é menor, a resistência adesiva é maior e a taxa de retenção da capacidade das células é maior quando produzidas a partir de lama Tipo I. Você gostaria de me apoiar para que eu pudesse criar mais Prompts gratuitos?