Pengadukan bubur sel baterai lithium adalah tautan terpenting dalam keseluruhan proses produksi, yang merupakan tautan terpenting dalam seluruh proses produksi baterai lithium ion.
Komposisi bubur elektroda positif untuk baterai lithium ion
Bubur elektroda positif baterai lithium ion terdiri dari pengikat, bahan konduktif, bahan elektroda positif, dll .; bubur elektroda negatif terdiri dari pengikat, bubuk karbon grafit, dll. Persiapan bubur positif dan negatif mencakup serangkaian proses teknologi seperti pencampuran timbal balik, pembubaran dan dispersi antara bahan cair dan cair, cair dan padat, dan proses ini adalah disertai dengan perubahan suhu, viskositas, dan lingkungan. Dalam bubur elektroda positif dan negatif, dispersi dan keseragaman bahan aktif granular secara langsung mempengaruhi pergerakan ion lithium antara dua kutub baterai, sehingga pencampuran dan dispersi bubur setiap bahan potongan kutub sangat penting dalam produksi baterai lithium ion. , Kualitas dispersi bubur secara langsung mempengaruhi kualitas produksi baterai lithium-ion berikutnya dan kinerja produknya.
Dalam proses tradisional, dispersi ultra-halus dilakukan karena: melalui peralatan pencampuran dan pengadukan tradisional, hanya kelompok bubuk besar dalam larutan yang dapat terdispersi dan terdistribusi secara merata; namun, bentuk bubuk ada dalam bentuk kelompok bubuk halus. Dalam larutan, hanya persyaratan pemrosesan dispersi makroskopik yang terpenuhi. Bubur setelah pengadukan dan dispersi makroskopik selanjutnya dapat membubarkan dan menghomogenkan bubuk halus atau gumpalan partikel padat dalam larutan di bawah aksi gaya pemotongan mekanis yang kuat dari peralatan pendispersi dan homogenisasi ultra-halus untuk mendapatkan padatan yang cukup halus. Partikel didistribusikan secara merata dalam larutan untuk mencapai efek dispersi dan homogenitas ultrafine mikroskopis, yang secara signifikan dapat meningkatkan kinerja bubur yang komprehensif.
Proses bubur baterai lithium tradisional saat ini adalah:
bahan
- Persiapan solusi:
a) Rasio pencampuran dan penimbangan PVDF (atau CMC) dan pelarut NMP (atau air deionisasi);
b) Waktu pengadukan, frekuensi pengadukan dan waktu larutan (dan suhu permukaan larutan);
c) Setelah persiapan larutan selesai, pemeriksaan larutan: viskositas (pengujian), derajat pelarutan (pemeriksaan visual) dan waktu penyimpanan;
d) Elektroda negatif: larutan SBR+CMC, waktu dan frekuensi pengadukan.
Zat aktif:
a) Saat menimbang dan mencampur, pantau apakah rasio dan kuantitas pencampuran sudah benar;
b) Penggilingan bola: waktu penggilingan bola dari elektroda positif dan negatif; rasio manik-manik batu akik dengan campuran dalam tong penggilingan bola; rasio bola besar dengan bola kecil di bola batu akik;
c) Memanggang: pengaturan suhu dan waktu memanggang; uji suhu setelah pendinginan setelah dipanggang.
d) Pencampuran dan pengadukan zat aktif dan larutan: mode pengadukan, waktu dan frekuensi pengadukan.
e) Saringan: melewati saringan molekul 100 mesh (atau 150 mesh).
f) Pengujian, pemeriksaan:
Pengujian berikut dilakukan pada bubur dan campuran: kandungan padat, viskositas, kehalusan pencampuran, kerapatan keran, dan kerapatan bubur.
Selain memperjelas keahlian tradisional, perlu juga memahami prinsip-prinsip dasar bubur baterai lithium.
Teori koloid
Pengaruh utama terjadinya aglomerasi partikel koloid adalah dari gaya van der Waals antar partikel. Untuk meningkatkan stabilitas partikel koloid, ada dua cara: satu adalah untuk meningkatkan tolakan elektrostatik antara partikel koloid, dan yang lainnya adalah untuk menghasilkan potensi sterik antara bubuk. Dalam dua cara ini, aglomerasi bubuk diblokir.
Sistem koloid yang paling sederhana terdiri dari fase terdispersi dan medium terdispersi, dan ukuran fase terdispersi berkisar antara 10-9 hingga 10-6 m. Zat-zat dalam koloid ada dalam sistem dan perlu memiliki tingkat dispersibilitas tertentu. Menurut perbedaan fase pelarut dan terdispersi, berbagai bentuk koloid dapat diproduksi, seperti: kabut adalah aerosol di mana tetesan terdispersi dalam gas, pasta gigi adalah sol di mana partikel polimer padat terdispersi dalam cairan.
Aplikasi koloid sangat banyak dalam kehidupan, dan sifat fisik koloid bervariasi tergantung pada fase dispersi dan medium pendispersi. Mengamati koloid dari sudut pandang mikroskopis, partikel koloid tidak dalam keadaan konstan, tetapi bergerak secara acak dalam medium, yang kita sebut gerak Brown. Di atas nol mutlak, partikel koloid akan mengalami gerak Brown karena gerak termal, yang merupakan karakteristik dinamis koloid mikroskopis. Tumbukan partikel koloid akibat gerak Brown merupakan peluang terjadinya agregasi, dan partikel koloid berada dalam keadaan tidak stabil secara termodinamika, sehingga gaya interaksi antar partikel merupakan salah satu faktor kunci dispersi.
Teori lapisan ganda listrik
Teori lapisan ganda listrik dapat digunakan untuk menjelaskan distribusi ion bermuatan dalam koloid dan masalah potensial pada permukaan partikel. Pada abad ke-19, Helmholtz mengusulkan model kapasitor paralel untuk menggambarkan struktur lapisan ganda listrik. Secara sederhana diasumsikan bahwa partikel bermuatan negatif, dan permukaannya seperti elektroda dalam kapasitor. Namun, teori ini mengabaikan perilaku difusi ion bermuatan karena gerakan termal.
Oleh karena itu, pada awal abad ke-20, Gouy dan Chapman mengusulkan model lapisan ganda listrik difusi, di mana ion lawan dalam larutan akan diadsorpsi pada permukaan partikel bermuatan karena interaksi elektrostatik, dan pada saat yang sama, mereka akan berdifusi di sekitar partikel karena gerakan termal. Oleh karena itu, konsentrasi distribusi ion lawan dalam larutan akan berkurang dengan jarak dari permukaan partikel. Pada tahun 1924, Stern menggabungkan dua model kapasitor paralel dan lapisan ganda listrik tersebar untuk menggambarkan struktur lapisan ganda listrik. Stern percaya bahwa counter ion akan membentuk lapisan adsorpsi yang rapat pada permukaan partikel, yang juga dikenal sebagai lapisan Stern. Dengan bertambahnya jarak dari permukaan partikel, potensi partikel akan berkurang secara linier. Pada saat yang sama, ada juga lapisan difusi di luar lapisan Stern, dan partikel akan berdifusi. Potensial di lapisan berkurang secara eksponensial dengan jarak.
Gambar di bawah menunjukkan model lapisan ganda listrik Stern. Potensi zeta (ξ, potensi Zeta) adalah parameter yang sangat penting dalam model lapisan ganda listrik. Potensi permukaan partikel tidak dapat diukur secara langsung dalam pengukuran yang sebenarnya, tetapi dapat dihitung dengan metode gelombang akustik atau metode elektroforesis. keluar potensial zeta partikel. Potensi zeta ada pada bidang geser antara lapisan Stern dan lapisan difusi dalam model lapisan ganda listrik.
Potensi zeta berkaitan erat dengan stabilitas dispersi koloid. Ketika potensial zeta lebih besar, muatan elektrostatik pada permukaan partikel koloid lebih besar. Ketika potensial zeta partikel dalam larutan air mencapai ±25~30mV, koloid memiliki gaya tolak elektrostatik yang cukup mengatasi gaya van der Waals antar partikel untuk menjaga stabilitas koloid.
teori DLVO
Dari tahun 1940 hingga 1948, Deryagin, Landau, Verwey, Overbeek menetapkan teori terkait perubahan energi ketika partikel koloid saling mendekati dan pengaruhnya terhadap stabilitas koloid, disebut sebagai teori DLVO. Teorinya terutama menggambarkan hubungan antara jarak antara partikel koloid dan perubahan energi.
Gambar berikut adalah diagram skematik DLVO yang menunjukkan adanya gaya tarik menarik dan gaya tolak menolak antar partikel koloid. Besar kecilnya kedua gaya ini menentukan kestabilan larutan koloid. Daya tarik antar partikel adalah efek utama, dan partikel akan menggumpal; sedangkan gaya tolak menolak Dalam keadaan lebih besar dari gaya tarik menarik, kohesi partikel dapat dihindari dan stabilitas koloid dapat dipertahankan.
Dari kurva DLVO, ketika jarak antar partikel semakin pendek, partikel pertama-tama akan menarik satu sama lain, jika partikel terus mendekati satu sama lain, gaya tolak akan dihasilkan antara partikel, dan jika partikel melintasi garis. penghalang tolakan, Agregat dengan cepat. Oleh karena itu, untuk meningkatkan stabilitas dispersi partikel dalam koloid, gaya tolak menolak antar partikel harus ditingkatkan untuk menghindari aglomerasi antar partikel.
Mekanisme stabilisasi koloid
Partikel koloid cenderung menggumpal karena energi permukaannya yang tinggi. Agar sistem koloid memiliki stabilitas dispersi, gaya tolak menolak antar partikel harus ditingkatkan. Mekanisme stabilisasi antar koloid secara umum dapat dibagi menjadi tiga jenis:
1) Stabilisasi elektrostatik
2) Hambatan sterik
3) Stabilisasi elektrosterik, mekanisme stabilisasi ditunjukkan pada gambar berikut:
(a) tolakan elektrostatik, (b) penghalang sterik, (c) penghalang sterik elektrostatik
Mekanisme stabilisasi elektrostatik menggunakan gaya tolak yang disebabkan oleh muatan permukaan partikel. Ketika partikel saling berdekatan karena tarik-menarik, lapisan ganda listrik dari partikel koloid tumpang tindih, dan gaya tolak dihasilkan karena muatan yang sama pada permukaan partikel.
Namun, mekanisme stabilisasi elektrostatik mudah dipengaruhi oleh konsentrasi elektrolit dalam sistem larutan. Ketika konsentrasi elektrolit dalam larutan terlalu tinggi, lapisan ganda listrik pada permukaan partikel akan terkompresi, yang akan menyebabkan partikel menggumpal. Mekanisme stabilisasi penghalang sterik adalah dengan menggunakan makromolekul untuk mengadsorpsi pada permukaan partikel koloid, yang akan menghasilkan dua efek berbeda untuk meningkatkan gaya tolak antar partikel:
1) Efek Osmotik
Ketika dua partikel koloid saling berdekatan, polimer rantai panjang yang teradsorpsi pada permukaan partikel atau polimer residu dalam larutan akan terinterposisi di antara partikel. Pada saat ini, peningkatan terus menerus konsentrasi polimer antara partikel akan menyebabkan perubahan tekanan osmotik, dan media sekitarnya akan memasuki dua partikel koloid. Di antara partikel, jarak satu sama lain diatur untuk mencapai efek dispersi yang stabil.
2) Efek pembatasan volume
Untuk menyerap makromolekul di permukaan atas partikel, ada penghalang ruang tertentu. Ketika jarak antar partikel diperpendek, karena makromolekul tidak dapat menembus partikel, makromolekul akan terkompresi, menghasilkan peningkatan energi bebas elastis, sehingga menggusur partikel dan mencapai efek dispersi. .
Dibandingkan dengan mekanisme stabilisasi elektrostatik, penghalang sterik polimer memiliki banyak keuntungan. Mekanisme stabilisasi elektrostatik mudah terpengaruh oleh lingkungan dan kehilangan efeknya, dan tidak dapat diterapkan pada lingkungan elektrolit tinggi atau larutan sistem organik.
Namun, penghalang sterik makromolekul relatif tidak sensitif terhadap konsentrasi elektrolit, dan memiliki efisiensi yang sama dalam larutan berair atau dalam pelarut organik, dan penghalang sterik makromolekul tidak mempengaruhi efek karena kandungan padatan koloid. Ketika polimer teradsorpsi pada permukaan partikel koloid, bahkan jika aglomerasi terjadi, itu masih aglomerasi lunak, yang dapat dengan mudah memecahkan fenomena aglomerasi. Bahkan jika partikel koloid dikeringkan, mereka masih dapat terdispersi dalam pelarut lagi.
Oleh karena itu, efek hambatan sterik pada stabilitas dispersi relatif lebih tinggi daripada stabilisasi elektrostatik. Stabilisasi sterik elektrostatik memiliki mekanisme stabilisasi elektrostatik dan penghalang sterik. Polimer yang dicangkokkan pada permukaan partikel bermuatan, sehingga ditambahkan dua mekanisme stabilisasi yang berbeda, sehingga partikel koloid memiliki stabilitas dispersi yang baik.
Rangkaian Produk Keheng New Energy
- 100AH 12V Pemanasan Suhu Rendah Aktifkan,war
- Sel Baterai Lithium
- Paket Baterai Lithium
- Baterai Escooter/Ebike
- Baterai Lifepo12 24V / 4V
- Pembangkit Listrik Portabel
- Sistem Penyimpanan Energi ESS
- Baterai Siklus Dalam Dengan BMS
- Baterai 24V 60AH Suhu Rendah
