I. Analyse van de technologie voor de voorbereiding van droge elektroden
1. Inleiding tot droge versus natte processen en materiaalvergelijking
Bij het traditionele natte proces worden het actieve materiaal, het geleidende middel en het bindmiddel in een oplosmiddel in specifieke verhoudingen gemengd. Vervolgens wordt het mengsel via een sleufcoater op het oppervlak van de stroomcollector aangebracht, waarna het wordt gekalandeerd.
Bij het droge proces worden actieve deeltjes en geleidende middelen op een gelijkmatige manier droog gemengd, waarna een bindmiddel wordt toegevoegd en een zelfdragende film wordt gevormd door middel van bindmiddelfibrillatie. Ten slotte wordt de film op het stroomcollectoroppervlak gekalanderd.
2. Droogfilmproductieproces
2.1 Zelfdragende film droogvoorbereidingsproces
Drogefilmmethoden omvatten bindmiddelfibrilleren en elektrostatisch spuiten, waarbij bindmiddelfibrilleren de meest voorkomende techniek is. Elektrostatisch spuiten presteert slechter dan bindmiddelfibrilleren wat betreft verwerkbaarheid, hechtingsstabiliteit, elektrodeflexibiliteit en duurzaamheid.
Bindmiddelfibrillatie: Actief materiaalpoeder en geleidend middel worden gemengd, PTFE-bindmiddel wordt toegevoegd en een externe hoge schuifkracht wordt toegepast om PTFE te fibrilleren en zo het elektrodefilmpoeder te verbinden. Het mengsel wordt vervolgens geëxtrudeerd tot een zelfdragende film.
Elektrostatisch spuiten: Actief materiaal, geleidend middel en bindmiddeldeeltjes worden voorgemengd met hogedrukgas. Poeder wordt negatief geladen via een elektrostatisch spuitpistool en afgezet op een positief geladen metalen foliestroomcollector. De met bindmiddel beklede collector wordt vervolgens warmgeperst; het gesmolten bindmiddel hecht zich aan andere poeders en wordt samengeperst tot een zelfdragende film.
2.2 Principe van fibrillatie droogprocestechnologie
Fibrillatie transformeert PTFE in fibrillen onder invloed van externe schuifkrachten. Door de lage vanderwaalskrachten en losse stapeling van PTFE, veranderen schuifkrachten de agglomeraten in fibrillen die een netwerk van elektrodepoeder vormen.
Temperatuur en schuifspanning zijn kritische factoren die de fibrillatie van PTFE beïnvloeden. Boven 19 °C verandert PTFE van een triklien naar een hexagonaal kristalsysteem, waardoor de moleculaire ketens zachter worden en fibrillatie mogelijk wordt.
Het maken van fibrillatiefilms gaat vooraf aan het kalanderen met elektroden. Gangbare fibrillatieapparatuur omvat straalmolens, schroefextruders en open molens.
Na grondig mengen van PTFE en actief materiaal wordt het mengsel in een fibrillatiemachine gevoerd. Onder druk van de rol vormt het een zelfdragende film. Experimentele gegevens tonen aan dat lagere toevoersnelheden de impedantie van de elektrodefilm verhogen, terwijl een hogere kalanderkracht de impedantie verlaagt.
II. Droge versus natte elektrode: voor- en nadelen
1. Lagere kosten: 18% reductie in productiekosten
Het droge proces heeft minder stappen. Massaproductie verlaagt de productiekosten van cellen met 18% (0,056 RMB/Wh). Bij natte verwerking zijn coating/drogen en oplosmiddelterugwinning goed voor respectievelijk 22,76% en 53,99% van de kosten voor apparatuur, arbeid, faciliteiten en energie. Het droge proces vervangt slurrycoating door zelfdragende filmvorming, waardoor NMP-oplosmiddel, elektrodedroging en oplosmiddelterugwinning overbodig worden, wat de kosten aanzienlijk verlaagt.
Het droge proces is milieuvriendelijker en schaalbaarder. Giftig NMP (N-methylpyrrolidon) vereist energie-intensieve recycling in natte processen. Oplosmiddelvrije droge verwerking vereenvoudigt workflows, verkleint de benodigde apparatuur en maakt grootschalige elektrodenproductie mogelijk.
2.
Hogere actieve materiaaldichtheid: 20% toename van de energiedichtheid
PTFE-fibrillatie zorgt voor een gladdere droge elektrodemorfologie in vergelijking met natte elektroden. Verdamping van oplosmiddelen bij natte verwerking creëert holtes tussen het actieve materiaal en de geleidende stoffen, waardoor de verdichtingsdichtheid afneemt. Zonder droging elimineren droge elektroden holtes, wat zorgt voor een nauwer contact met de deeltjes.
Droge elektroden bereiken een hogere verdichtingsdichtheid met minder scheuren/microporiën:
-
LFP: 2,30 g/cm³ → 3,05 g/cm³ (+32,61%)
-
NMC: 3,34 g/cm³ → 3,62 g/cm³ (+8,38%)
-
Grafietanode: 1,63 g/cm³ → 1,81 g/cm³ (+11,04%)
Een hoger gehalte aan actief materiaal per volume zorgt voor een hogere energiedichtheid.
Droge batterijen bereiken een 20% hogere energiedichtheid onder identieke omstandigheden. Maxwell-gegevens tonen aan dat droge elektroden een energiedichtheid van meer dan 300 Wh/kg bereiken, met een potentieel van 500 Wh/kg.
Droge elektroden ondersteunen hogere diktelimieten (30 µm–5 mm ten opzichte van 160 µm bij natte elektroden), waardoor de oppervlaktecapaciteit en de compatibiliteit met diverse actieve materialen worden verbeterd.
3. Superieure elektrische prestaties
Laboratoriumtests bevestigen dat droogprocesbatterijen uitblinken in levensduur, duurzaamheid en impedantie. Het vezelnetwerk verbetert de materiaalstabiliteit en elektrische prestaties.
Bij natte verwerking zorgen 500 cycli voor interne spanning in actieve deeltjes, waardoor er scheuren in de dwarsdoorsnede ontstaan die de batterijprestaties verslechteren. Bij droge verwerking omhult het vezelnetwerk de actieve materialen, waardoor de structurele integriteit na 500 cycli behouden blijft met minimale oppervlaktescheuren. De gaasstructuur onderdrukt ook de uitzetting van het actieve materiaal, voorkomt losraken van deeltjes van stroomcollectoren en verbetert de stabiliteit en elektrische prestaties.
Neem contact met ons op voor meer informatie over onze
droge elektrode-oplossingen
.
Abonneer u op ons 
中文
English
français
Deutsch
italiano
español
português
日本語
한국의
