Was sind die häufigsten Probleme von Lithiumeisenphosphatmaterialien bei der Batterieverarbeitung?

Lithiumeisenphosphat hat einen niedrigen Diffusionskoeffizienten und eine schlechte Leitfähigkeit aufgrund von Lithiumionen. Daher besteht der derzeitige Ansatz darin, seine Partikel zu verkleinern oder sogar Nanometerreihen zu bilden und seine Lade- und Entladegeschwindigkeit zu erhöhen, indem der Migrationsweg von LI + und Elektronen verkürzt wird. (Theoretisch ist die Migrationszeit umgekehrt proportional zum Quadrat der Migrationspfad). Dies hat jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten bei der Batterieverarbeitung verursacht.

Das erste Problem ist die Dispersion von Materialien.

Aufschluss ist einer der kritischsten Prozesse im Batterieproduktionsprozess. Seine Hauptaufgabe besteht darin, die Wirkstoffe, Leitstoffe, Bindemittel und andere Materialien gleichmäßig zu mischen, damit die Materialleistung besser gespielt werden kann. Zum Mischen muss sich dispergieren können. Wenn die Partikel abnehmen, nimmt die entsprechende spezifische Oberfläche zu, die Oberflächenenergie nimmt zu und die Tendenz zur Polymerisation zwischen Partikeln nimmt zu. Je größer die Energie ist, die erforderlich ist, um die Streuung der Oberflächenenergie zu überwinden. Es wird heute üblicherweise zum mechanischen Rühren verwendet. Die Verteilung der mechanischen Rührenergie ist ungleichmäßig. Nur in einem bestimmten Bereich können die polymerisierten Partikel durch ausreichend große Scherfestigkeit und ausreichend hohe Energie getrennt werden. Um die Dispersionsfähigkeit zu verbessern, besteht man darin, die Struktur der Mischvorrichtung zu optimieren und das räumliche Verhältnis des effektiv dispergierten Bereichs zu erhöhen, ohne die maximale Schergeschwindigkeit zu ändern; Eine besteht darin, die Rührleistung zu erhöhen (die Rührgeschwindigkeit zu erhöhen) und die Schergeschwindigkeit zu erhöhen, und der entsprechende effektive Dispersionsraum wird ebenfalls erhöht. Ersteres ist ein Problem auf dem Gerät, wie viel Speicherplatz zum Aufrüsten vorhanden ist, und die Beschichtung wird online nicht kommentiert. Im letzteren Fall ist der Hubraum begrenzt, da die Schergeschwindigkeit eine bestimmte Grenze angibt, die das Material beschädigen und die Partikel beschädigen kann.

Die effektivere Methode ist die Verwendung der Ultraschalldispersionstechnologie. Ultraschallgeräte sind jedoch teurer, und eines, das zuvor kontaktiert wurde, hat einen Preis, der mit dem eines importierten japanischen Maschinenmischers vergleichbar ist. Die Zeit des Ultraschalldispersionsprozesses ist kurz, der Gesamtenergieverbrauch ist verringert, der Dispersionseffekt der Aufschlämmung ist gut, die Polymerisation von Materialpartikeln wird effektiv verzögert und die Stabilität wird stark verbessert.

Zusätzlich kann der Dispersionseffekt durch die Verwendung von Dispergiermitteln verbessert werden.

Homogenität der Beschichtung

Eine ungleiche Beschichtung, nicht nur die Batteriekonsistenz, ist nicht gut, sondern hängt auch mit dem Design, der Verwendung der Sicherheit und anderen Problemen zusammen. Daher ist die gleichmäßige Kontrolle der Beschichtung während des Batterieherstellungsprozesses sehr streng. Wie das Rezept und der Beschichtungsprozess wissen, ist es umso schwieriger, eine gleichmäßige Beschichtung durchzuführen, je kleiner die Materialpartikel sind. In Bezug auf den Mechanismus habe ich keine relevante Erklärung gesehen. Es wird angenommen, dass die Beschichtung durch die nicht-Newtonschen Fluideigenschaften der Elektrodenaufschlämmung verursacht wird.

Die Elektrodenaufschlämmung sollte eine Kontaktflüssigkeit in einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit sein. Diese Art von Flüssigkeit ist durch viskosen, sogar festen Stoff gekennzeichnet, wird jedoch verdünnt und fließt nach dem Rühren leicht. Die Bindemittel sind lineare oder retikuläre Strukturen im submikroskopischen Zustand. Beim Rühren werden diese Strukturen zerstört und die Fließfähigkeit ist gut. Nachdem sie stationär sind, werden sie neu geformt und die Fließfähigkeit wird schlechter. Lithiumeisenphosphatpartikel sind klein. Bei gleicher Masse nimmt die Anzahl der Partikel zu. Um sie zu einem effektiven leitenden Netzwerk zu verbinden, erhöht sich die Menge der benötigten leitfähigen Mittel entsprechend. Kleine Partikel, die Menge an leitfähigem Mittel nahm zu, die Menge an benötigtem Bindemittel nahm ebenfalls zu. Im statischen Zustand ist es einfacher, eine Maschenstruktur zu bilden, und die Fließfähigkeit ist schlechter als bei herkömmlichen Materialien.

Beim Entfernen der Aufschlämmung vom Mischer zur Beschichtung verwenden viele Hersteller immer noch den Umsatzschaufeltransfer. Während des Prozesses rührt sich die Aufschlämmung nicht oder die Rührfestigkeit ist gering. Die Fließfähigkeit der Aufschlämmung ändert sich und wird allmählich viskos. Wie Gelee. Eine schlechte Fließfähigkeit führt zu einer schlechten Gleichmäßigkeit der Beschichtung, die durch eine Zunahme der eindimensionalen Dichtetoleranzen und eine schlechte Oberflächenmorphologie gekennzeichnet ist.

Die Grundvoraussetzung besteht darin, das Material zu verbessern, beispielsweise die Leitfähigkeit von Partikeln, die Partikelkugelform usw. zu erhöhen, was in kurzer Zeit eine begrenzte Wirkung haben kann. Basierend auf den vorhandenen Materialien kann aus Sicht der Batterieverarbeitung der verbesserte Ansatz unter folgenden Gesichtspunkten ausprobiert werden:

1. Verwenden Sie "lineare" Leitfähigkeit

Das sogenannte "lineare" und "körnige" Leitmittel ist das Bild des Autors, das möglicherweise nicht akademisch beschrieben wird.

Die Verwendung von "linearen" leitfähigen Mitteln, derzeit hauptsächlich VGCF (Kohlefaser) und CNTs (Kohlenstoffnanoröhren), Metallnanodrähten und so weiter. Sie haben einen Durchmesser von mehreren Nanometern und eine Länge von mehreren zehn Nanometern und sind sogar mehr als einige Zentimeter lang. Die üblicherweise verwendeten "körnigen" leitfähigen Mittel (wie SuperP, KS-6) haben im Allgemeinen die Größe von Dutzenden von Nanometern. Die Größe des Batteriematerials beträgt mehrere Mikrometer. "Granulare" Elektrode, bestehend aus einem leitenden Mittel und einem Wirkstoff, in Kontakt mit ähnlichen Punkten und Kontakten zwischen Punkten, jeder Punkt kann nur mit dem umgebenden Punkt in Kontakt kommen; In dem polaren Film, der aus einem "linearen" leitenden Mittel und einem Wirkstoff besteht, ist es ein Kontakt zwischen einem Punkt und einer Linie, einer Linie und einer Linie. Jeder Punkt kann gleichzeitig mit mehreren Linien in Kontakt sein, und jede Linie kann gleichzeitig mit mehreren Linien in Kontakt sein. Mehr Knoten, Die leitenden Kanäle sind auch offener und die Leitfähigkeit ist besser. Die Verwendung einer Vielzahl verschiedener Arten von Leitfähigkeitskombinationen kann einen besseren Leitfähigkeitseffekt haben, insbesondere bei der Auswahl von Leitmitteln, da die Batterieproduktion ein sehr lohnendes Problem darstellt.

Die möglichen Auswirkungen der Verwendung von "linearen" Leitern wie CNTS oder VGCF sind:

(1) Lineare leitende Mittel verstärken den Bindungseffekt bis zu einem gewissen Grad und verbessern die Flexibilität und Festigkeit der Elektrode;

(2) Verringerung der Menge an leitfähigen Mitteln (es wird daran erinnert, dass CNTS berichtet wurde, dass die Leitfähigkeit des herkömmlichen teilchenleitenden Partikels mit der gleichen Masse (Gewicht) dreimal so groß ist), Synthese (1), kann auch die Menge an Klebstoff sein reduziert, und der Gehalt an Wirkstoffen kann erhöht werden;

(3) Verbesserte Polarisation, verringerte Kontaktimpedanz und verbesserte zyklische Leistung;

(4) Es gibt viele Kontaktknoten im leitenden Netzwerk, das Netzwerk ist perfekter und die Verhältnisleistung ist besser als die herkömmlicher leitender Mittel; Die Verbesserung der Wärmeableitungsleistung ist für Batterien mit hoher Vergrößerung von großer Bedeutung.

(5) verbesserte Absorptionsleistung;

(6) Höhere Preise und höhere Materialkosten. 1 kg leitfähiges Mittel, üblicherweise verwendetes SUPERP ist nur einige zehn Yuan, VGCF ist ungefähr zwei- oder dreitausend Yuan, CNTS ist geringfügig höher als VGCF (wenn die Zugabe 1% beträgt, werden 1 kgCNTs mit 4.000 Yuan berechnet, was einer Zunahme von 0,3 entspricht Yuan pro Ah Kosten);

(7) CNTS, VGCF usw. sind höher als die Oberfläche. Das Verteilen ist ein Problem, das im Gebrauch gelöst werden muss. Andernfalls wird keine schlechte Dispersionsleistung gespielt. Kann Ultraschalldispersion und andere Mittel verwenden. Es gibt CNT-Hersteller, die gestreute leitfähige Flüssigkeiten bereitstellen.

2. Verbessern Sie die Dispersion

Wenn die Aufschlämmung gut dispergiert ist, wird die Wahrscheinlichkeit eines Partikelkontakts stark verringert und die Stabilität der Aufschlämmung wird stark verbessert. Durch Verbesserung der Formel und der Inhaltsstoffe kann der Dispersionseffekt bis zu einem gewissen Grad verbessert werden. Die oben erwähnte Ultraschalldispersion ist ebenfalls ein wirksames Verfahren.

3. Verbessern Sie den Gülleübertragungsprozess

Wenn die Aufschlämmung gelagert wird, kann die Mischgeschwindigkeit erhöht werden, um die Viskosität der Aufschlämmung zu vermeiden. Für die Verwendung eines Schwingeimers zum Übertragen der Aufschlämmung, um die erwartete Beschichtungszeit so weit wie möglich zu verkürzen, ist die bedingte Verwendung des Rohrtransports zur Verbesserung des viskosen Phänomens der Aufschlämmung erforderlich.

4. Extrusionsbeschichtung (Spray) anwenden

Eine Extrusionsbeschichtung kann die Oberflächentexturen und die ungleichmäßige Dicke der Abstreiferbeschichtung verbessern, aber der Ausrüstungspreis ist höher und die Stabilität der Aufschlämmung ist höher.

Schwer zu trocknen

Da Lithiumeisenphosphat eine größere Oberfläche und eine größere Menge an Bindemittel aufweist, ist die zur Herstellung der Aufschlämmung erforderliche Menge an Lösungsmittel groß und das Trocknen nach dem Beschichten schwieriger. Die Steuerung der Verdampfungsrate des Lösungsmittels ist ein Problem, das Beachtung verdient. Die Temperatur ist hoch, das Luftvolumen ist groß, die Trocknungsgeschwindigkeit ist schnell und die erzeugten Hohlräume sind groß. Gleichzeitig kann die Migration des Kolloids angetrieben werden, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Materialien in der Beschichtung führt. Wenn das Kolloid auf der Oberflächenschicht aggregiert ist, wird die Leitung geladener Teilchen behindert. Erhöhen Sie die Impedanz. Die Temperatur ist niedrig, das Luftvolumen ist niedrig, das Lösungsmittel entweicht langsam, die Trocknungszeit ist lang und die Produktionskapazität ist niedrig.

Schlechte Bindungsleistung

Die Partikel von Lithiumeisenphosphatmaterialien sind klein, was viel größer als die Oberfläche ist als Lithiumkobalt und Lithiummangan, und es werden mehr Bindemittel benötigt. Es werden jedoch mehr Bindemittel verwendet, wodurch der Wirkstoffgehalt und die Energiedichte verringert werden. Wenn möglich, versucht der Batterieproduktionsprozess daher, die Menge der Bindemittel zu verringern. Um den Adhäsionseffekt zu verbessern, besteht die derzeit übliche Praxis für die Verarbeitung von Lithiumeisenphosphat darin, das Molekulargewicht des Bindemittels (hohes Molekulargewicht, höhere Adhäsionskapazität, aber schwieriger zu dispergieren und höhere Impedanz) und auf dem zu erhöhen einerseits, um die Menge an Bindemittel zu erhöhen. Die Ergebnisse scheinen nicht zufriedenstellend zu sein.

Schlechte Flexibilität

Gegenwärtig wird bei der Verarbeitung der Lithiumeisenphosphatelektrode allgemein angenommen, dass die Elektrode härter und spröder ist. Es hat möglicherweise keine geringfügig geringere Wirkung auf das Laminat, ist jedoch beim Aufwickeln sehr ungünstig. Extreme Filmflexibilität ist nicht gut. Beim Aufwickeln und Biegen fällt das Pulver leicht ab und bricht ab, was zu Kurzschlüssen und anderen Problemen führt. Die Erklärung des Mechanismus ist noch nicht klar. Die Vermutung ist, dass die Partikel klein sind und der elastische Raum der Beschichtung klein ist. Die Verringerung der Verdichtungsdichte kann verbessert werden, aber die Volumenenergiedichte kann verringert werden. Die Verdichtungsdichte des ursprünglichen Lithiumeisenphosphats ist relativ gering, und die Verringerung der Verdichtungsdichte ist ein Mittel, das nicht ergriffen werden kann.

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