Analyse des caractéristiques des matériaux d'anode de batterie au lithium et du processus de mélange

En tant que matériau d'électrode négative, le graphite doit être mélangé avec un agent conducteur, un liant et d'autres additifs, et un solvant est ajouté pour préparer une suspension d'électrode négative avant de pouvoir être enduit sur un collecteur de courant pour préparer une électrode. Cependant, dans le processus de préparation de la suspension d'anode en graphite, on pense que de nombreux techniciens ont rencontré des problèmes grands ou petits, tels qu'un temps trop long, une sédimentation du graphite, une viscosité instable, de grosses particules de suspension, de nombreuses bulles, etc. ... Ensuite, avant de résoudre ces problèmes, nous devons faire un tri simple des propriétés de base de divers matériaux. Ce n'est que sur la base de la compréhension des propriétés du matériau que les problèmes rencontrés peuvent être résolus rapidement, précisément et correctement. Cet article présente principalement les caractéristiques des matériaux utilisés dans la préparation de la suspension d'anode:

1. graphite

Le graphite comprend du graphite naturel et du graphite artificiel. Les formes des particules sont diverses et irrégulières, principalement sphériques et en flocons. Le graphite est une substance non polaire, il est facilement contaminé par des substances non polaires et se disperse facilement dans des substances non polaires. Il n'est pas facile d'absorber de l'eau et de se disperser dans une solution aqueuse. Même si le graphite contaminé est dispersé dans l'eau, il se réagrégera. En ce qui concerne les caractéristiques et les exigences du graphite, je pense que tout le monde est très clair, je ne les répéterai donc pas ici.

2. Agent conducteur

Il existe de nombreux types d'agents conducteurs, y compris le noir de carbone, le CNT, le graphène, etc., dont la plupart sont non polaires. Le rôle de l'agent conducteur est de mélanger les matériaux graphites pour former le réseau conducteur principal et réduire la résistance interne de la batterie au lithium. La quantité d'agent conducteur ajouté est généralement faible, et on peut dire que plus elle est petite, mieux c'est, environ 2% ou moins. En tant qu'agent conducteur, il est généralement nécessaire d'avoir une surface spécifique suffisamment élevée, de manière à augmenter le moins possible le taux de transfert d'électrons. Mais elle devra également faire face au problème de la réunion facile et de la dispersion pas facile.

La dispersion des agents conducteurs a toujours été un point important. Comme les types d'agents conducteurs vont du simple noir de carbone à la suspension CNT, en passant par le noir de carbone, le CNT et la suspension conductrice mixte de graphène, la suspension doit être ajustée en fonction de ses propriétés. Le processus de préparation. Dans l'article de préparation de la suspension de batterie au lithium [exquise] analyse des propriétés et des principaux facteurs d'influence de la suspension de batterie au lithium, il est mentionné que la préparation de la suspension passera principalement par les étapes du mélange à sec des matériaux, du mouillage de la poudre, du concassage des groupes de particules et enfin atteindre la stabilité. La dispersion de l'agent conducteur doit être achevée au stade du mouillage de la poudre et de la rupture des agrégats de particules, sinon l'agent conducteur se réagrégera et entraînera un gaspillage de l'agent conducteur. Lors de la résolution du problème de dispersion de l'agent conducteur, la force mécanique et le temps doivent être ajustés pour obtenir le meilleur état.

3.CMC

La CMC (Sodium Hydroxymethyl Cellulose) est un éther de cellulose important. C'est un composé de cellulose polyanionique obtenu par modification chimique de fibres naturelles. Il est facilement soluble dans l'eau froide et chaude et appartient au matériel de sexe moyen. Le CMC a d'excellentes propriétés telles que l'épaississement, la dispersion, la suspension, l'adhérence, la formation de film, le colloïde protecteur et la protection contre l'humidité, il est donc sélectionné comme dispersant et épaississant pour les électrodes négatives en graphite.

Le CMC a des propriétés de dispersibilité et de liaison, mais il ne peut pas être utilisé seul comme liant d'électrodes négatives dans des applications industrielles. Dans le processus de production de batteries au lithium, il est nécessaire de prendre en compte la densité d'énergie et la résistance interne de la batterie au lithium. Cela nécessite que la pièce polaire négative ait une certaine densité volumique (environ 1,6 g / cc). Dans ce cas, il est nécessaire de revêtir cette dernière pièce polaire subit un traitement de compactage par roulement, et le CMC présente une plus grande fragilité, ce qui conduira inévitablement à l'affaissement de la structure de la pièce polaire après roulage, et à des phénomènes tels que chute de poudre et fuite de feuille. Par conséquent, la condition que le CMC puisse être utilisé seul est la suivante: l'épaisseur de la pièce polaire est mince, le processus de laminage n'est pas effectué ou la densité de compactage de la pièce polaire n'est pas élevée.

De plus, lors de la préparation de la suspension d'électrode négative, il convient de prêter attention à l'influence de la vitesse du mélangeur sur le CMC. La solution de CMC a une pseudoplasticité, sa viscosité diminue avec l'augmentation de la température et est réversible. Lorsque le mélangeur tourne trop vite, la viscosité CMC diminuera, ce qui affectera la suspension de l'anode en graphite.

4. liant SBR

SBR (caoutchouc styrène-butadiène) est une émulsion à chaîne linéaire à petites molécules. L'unité de particules de latex est une structure noyau-enveloppe. L'enveloppe est une structure réticulée de chaînes moléculaires de copolymère. L'enveloppe extérieure est un groupe polaire hydrophile et une surface. Agent actif. Le SBR est une substance qui coexiste avec une hydrophilie et une lipophilie. Les groupes à base d'eau se combinent avec les groupes sur la surface de la feuille pour former une force de liaison, qui est propice à la dispersibilité et à la stabilité de la suspension. Le segment huileux se combine avec le graphite négatif pour former une force de liaison, réalisant ainsi l'effet de liaison.

Cependant, le SBR ne peut pas être utilisé seul dans la suspension d'anode en graphite, car le SBR n'a pas de fonction de dispersion, et trop de SBR fera également gonfler la pièce polaire dans l'électrolyte.

Dans la production industrielle de batteries au lithium, CMC et SBR sont souvent utilisés en même temps. L'utilisation combinée des deux peut résoudre les problèmes de viscosité instable de la suspension, de gonflement des pièces polaires et de fragilité élevée. Les matériaux en graphite commerciaux sont des substances non polaires, difficiles à hydrophiles et difficiles à disperser dans les systèmes d'eau. Une fonction du CMC est d'agir comme dispersant, dispersant du graphite et des additifs conducteurs. De plus, le CMC formera un gel lorsqu'il rencontre de l'eau, ce qui rend la suspension épaisse (épaississant) et améliore la stabilité de la suspension de la suspension aqueuse d'électrode négative. Lorsque la suspension est enduite, en raison de la structure du gel CMC, elle peut non seulement retenir l'humidité, mais également stabiliser la suspension et maintenir l'uniformité de la suspension pendant une certaine période de temps, ce qui répond aux besoins de la production industrielle à grande échelle. Compte tenu des inconvénients de la CMC, l'introduction de l'émulsion SBR moléculaire flexible qui est facilement soluble dans l'eau permet à la suspension d'avoir une meilleure adhérence et améliore en même temps la ténacité de la pièce polaire, de sorte que la pièce polaire ne sera pas compactée sous haute pression. Une fois la poudre éliminée, la force de liaison de la pièce polaire après le laminage est également élevée.

Lorsque CMC et SBR sont utilisés ensemble, une chose à noter est le moment de l'ajout de l'émulsion SBR. Parce que le SBR est sujet à la désémulsification sous une force de cisaillement élevée à long terme, ce qui réduit l'adhérence des pièces polaires.

5. Eau désionisée

L'eau désionisée est une molécule faiblement polaire et un solvant pour la suspension d'électrode négative. Un paramètre clé lié au solvant est la teneur en solides. Dans le processus de préparation de la suspension, la teneur en solides est liée à la dispersion et à la stabilité du matériau.