Effect van batterijgrondstoffen op de stabiliteit van kathode-elektrodenslurrie

De batterijslurrie is een zeer stroperig tweefasig vast-vloeistofophangingssysteem en om de stabiliteit van dit systeem te beoordelen, is de eerste stap het bestuderen van de samenstelling en de functionele eigenschappen ervan. Het grootste deel van de lithiumindustrie gebruikt slurry op oliebasis, een mengsel dat wordt gevormd door actieve materialen, bindmiddelen, geleidende middelen, oplosmiddelen, enz. In een bepaalde verhouding en volgorde te mengen en te dispergeren.

Kathode Actieve Materialen

---

Als de belangrijkste elektrochemische actieve component in de kathodebrij, bepaalt het kathodeactieve materiaal de spanning, energiedichtheid en andere basiseigenschappen van de batterij en vormt het de kern van het slurrysysteem. De deeltjesgrootteverdeling, specifiek oppervlak, pH of restalkaliwaarde en andere eigenschappen van het actieve materiaal zijn van invloed op de stabiliteit van de suspensie.

Deeltjesgrootteverdeling:

De deeltjesgrootte en deeltjesgrootteverdeling van het actieve materiaal is een belangrijke factor in het slurrieproductieproces. Hoe kleiner de deeltjes van het actieve materiaal, hoe groter de viscositeit van de continue fase, hoe zwakker het door de zwaartekracht veroorzaakte fenomeen van slurry-stratificatie en hoe beter de stabiliteit van het ophangingssysteem. Wanneer de deeltjesgrootte echter wordt verkleind tot een bepaalde kleine grootte, wordt de hechtkracht tussen de deeltjes de hoofdrol en zal er agglomeratie optreden tussen de deeltjes, wat niet bevorderlijk is voor de stabiliteit van het systeem. Daarom is de deeltjesgrootte bij de verspreiding van de slurry niet hoe fijner, hoe beter, maar moet deze in een smal groottebereik worden verdeeld om het wederzijdse evenwicht tussen zuiging en afstoting te bereiken, om de stabiliteit van het slurrysysteem te waarborgen.

Specifiek oppervlak:

Het is een belangrijke factor die de prestaties van de cel beïnvloedt. Hoe groter het specifieke oppervlak, hoe beter de elektrochemische prestaties van de cel, wat direct wordt weerspiegeld in de lagere interne weerstand van de cel, gemakkelijkere prestaties van de capaciteit en betere fietsprestaties en multiplicatorprestaties. Een te groot specifiek oppervlak maakt echter de hechting van het monster in de suspensie verbeterd, wat niet bevorderlijk is voor verspreiding tussen de deeltjes.

pH of restalkaliwaarde:

De pH-waarde zelf heeft geen invloed op de stabiliteit van de slurry, maar de alkalische omgeving heeft een grotere impact op het bindmiddel en kan leiden tot veranderingen in de structuur van het bindmiddel zelf. Vooral voor kathode-ternaire materialen vanwege het overtollige lithiumzout in het syntheseproces, genereert het overtollige lithiumzout lithium (Li) oxide na calcineren bij hoge temperatuur, dat reageert met water (H2O) en koolstofdioxide (CO2) in de lucht om lithium te genereren hydroxide (LiOH) en lithiumcarbonaat (Li2CO3) weer, die op het materiaaloppervlak achterblijven en de pH-waarde van het materiaal hoger maken.

Bindmiddel

---

De belangrijkste rol van het bindmiddel in de slurry is om het actieve materiaal, het geleidende middel en de collector te binden, het elektronische contact tussen het actieve elektrodemateriaal en het geleidende middel en de collector te verbeteren, en een stabiele ondersteunende rol te bieden voor de drijfmest systeem. Tegenwoordig wordt polyvinylideenfluoride (PVDF) veel gebruikt als bindmiddel in de lithiumindustrie omdat PVDF goede verwerkingsprestaties, thermische stabiliteit (gebruikstemperatuur op lange termijn -40 ~ 150 ℃) en aanpassingsvermogen en stabiliteit aan elektrolyt heeft. Het bindmiddel wordt rond het actieve materiaal gewikkeld door mechanisch roeren na oplossen in stikstofmethylpyrrolidon (NMP), en gebonden door waterstofbindingskracht en van der Waals-kracht, enz. De factoren die de bindingssterkte van het bindmiddel beïnvloeden, zijn voornamelijk intermoleculaire polariteit, molecuulgewicht , oplosmiddelgehalte, enz.

Geleidend middel

---

De belangrijkste rol van het geleidende middel in de kathodebrij is het verminderen van de interne weerstand van de batterij en het verbeteren van de vervluchtiging van de capaciteit. Kies over het algemeen geleidend koolstofpoeder met CNT-slurrie als het belangrijkste geleidende middel. Vanwege de kleine deeltjesgrootte (gemakkelijk om clusters van 1-5 mm te vormen) en het grote specifieke oppervlak (ongeveer 60 m2/g), is het moeilijk om gelijkmatig in de slurry te dispergeren, dus de vereisten voor het mengproces zijn zeer hoog.

Dispergeermiddelen

---

De belangrijkste rol van dispergeermiddel in kathodebrij is om het bindmiddel op te lossen en een goede drager te bieden voor het actieve materiaal dat gelijkmatiger kan worden verspreid. In de coatingfase moet het dispergeermiddel goed bevochtigbaar en vloeibaar zijn voor het metalen substraat en een goede vluchtigheid tijdens het drogen. Vergeleken met andere dispergeermiddelen zoals H2O, NMP, DMAC (dimethylacetamide), DMF (dimethylformamide), enz., NMP heeft de voordelen van hoge oplosbaarheid, lage viscositeit, lage vluchtigheid, goede stabiliteit en gemakkelijk herstel, dus de industrie gebruikt over het algemeen het NMP-PVDF-systeem. Integendeel, als NMP minder vertegenwoordigt, is de viscositeit van de suspensie groot, is het poeder niet goed gedispergeerd en is de vloeibaarheid van de suspensie laag. Daarom is er geen strikte controlevereiste voor de toegevoegde hoeveelheid NMP, het belangrijkste is om ervoor te zorgen dat het gelijkmatig kan worden gecoat.

Vocht

---

Vocht bestaat als een onzuiverheid in de olieachtige slurry, voornamelijk binnengebracht door de grondstof in de slurry of tijdens het mengen. De toename van het gehalte zal de viscositeit van de slurry beïnvloeden, de uniformiteit van het oplosmiddel vernietigen, leiden tot de agglomeratie van kathodedeeltjes in clusters en het fenomeen van afbladderen en vallen wanneer het poolstuk na drogen wordt geplaatst, dus de introductie vocht moet worden gecontroleerd, zowel in de grondstof als in het mengen.

TOB NEW ENRTGY biedt een volledig assortiment batterijmaterialen