22 Jahre Batterieanpassung

Der grundlegende Trocknungsprozess der Nassbeschichtung auf einem Lithiumbatterieblatt wird beschrieben

Sep 20, 2019   Seitenansicht:731



Die Lithiumbatterieelektrode ist eine Beschichtung aus Partikeln. Während der Herstellung der Elektrode wird eine gleichmäßige feuchte Aufschlämmung auf die Metallkollektorflüssigkeit aufgebracht, und dann wird das Lösungsmittel in der Beschichtung durch Trocknen entfernt. Elektrodenaufschlämmung muss häufig Polymerbindemittel oder Dispergiermittel sowie Ruß und andere leitende Mittel hinzufügen. Obwohl der Feststoffgehalt im Allgemeinen größer als 30% ist, erfährt die Beschichtung während des Trocknungsprozesses beim Verdampfen des Lösungsmittels immer eine gewisse Schrumpfung, und feste Substanzen sind in der Nassbeschichtung nahe beieinander und bilden schließlich eine poröse trockene Elektrodenstruktur .

Der Trocknungsprozess und der Beschichtungsprozess der Lithium-Ionen-Batterie sind unabhängig und miteinander verbunden. Die Art der Beschichtung beeinflusst das Design und den Betrieb des Trocknungsprozesses. Beschichtungsgeschwindigkeit, Beschichtungsdicke bestimmt die Trocknungslänge; Während des Trocknungsprozesses hat die Beschichtung einen Nivellierungsprozess, der die Gleichmäßigkeit der Beschichtung beeinflusst. Daher kann die Beschichtung im Entwurfsprozess genau die beste Beschichtung und den besten Trocknungsprozess verwenden, die Beziehung zwischen beiden ausgleichen und letztendlich die technischen Gesamteigenschaften der Beschichtung beeinflussen.

Extreme Blatttrocknungsmethode

(1) Trocknen mit Ferninfrarotstrahlung. Die Wärmeenergie wird von einem ferninfrarot emittierenden Element auf die Oberfläche des trockenen Objekts abgestrahlt, um die Flüssigkeit zum Trocknen zu verdampfen. Eigenschaften: Die Trocknungsgeschwindigkeit hängt hauptsächlich von der Strahlungstemperatur, der hohen Temperatur und der schnellen Trocknungsgeschwindigkeit ab. Sein Vorteil ist, dass die Ausrüstung relativ einfach ist und daher bei der Anwendung der Beschichtungsmaschine relativ gering ist. Sein Nachteil ist eine geringe Trocknungseffizienz, eine ungleichmäßige Trocknung und eine leicht zu erzeugende Trocknungskrankheit.

(2) Doppelseitige Luftversorgung schwimmend und trocknend. Die schwimmende Trocknung ist für die Trocknungsfolie für eine spezielle Konstruktion der doppelseitigen Düse, Hochgeschwindigkeitsstrahlströmung, unter dem Einfluss des Luftströmungswandeffekts, vertikale Wirkung auf die Trocknungsfolie, unter der Wirkung des Luftstroms, trockener Blechschwimmzustand zum Trocknen.

(3) Konventionelle Konvektionslufttrocknung. Die Konvektionstrocknung ist eine traditionellere Trocknungstechnik. Die erwärmte trockene Luft wird in den Trocknungskanal geleitet, und die Wärmeenergie in der trockenen Luft wird durch die Konvektion der Luft auf das getrocknete Objekt übertragen, und die Flüssigkeit wird zum Trocknen verdampft. Sein Vorteil ist eine einfache Ausrüstung, sein Nachteil ist eine geringe Trocknungseffizienz, bei der moderne Trocknungsanlage wird sie allmählich durch eine effiziente Heißlufttrocknung ersetzt.

(4) Zirkulierender heißer Wind beeinflusst das Trocknen. Eine hocheffiziente Trocknungstechnik, die auf den Prinzipien der Luftstrahlhydrodynamik basiert. Durch eine speziell entwickelte Luftdüse wird trockene Luft mit hoher Geschwindigkeit auf die Oberfläche des getrockneten Objekts gesprüht, und die statische Luftschicht, die das Trocknen auf der Oberfläche des getrockneten Objekts behindert, wird unter dem Aufpralleffekt zerstört, wodurch der Trocknungsprozess erheblich beschleunigt wird Verbesserung der Trocknungseffizienz. Das Merkmal der zirkulierenden Heißluftschlagtrocknung ist, dass die Trocknungsgeschwindigkeit mit der Temperatur und dem Trocknungsluftvolumen zusammenhängt. Ein Teil der zirkulierenden trockenen Luft kann verwendet werden, um die Luftzufuhr zu erhöhen, um die Trocknungsgeschwindigkeit zu verbessern und die Nutzung der Wärme der trockenen Luft erheblich zu verbessern. Daher weist die zirkulierende Heißluftschlagtrocknung die Eigenschaften eines hohen Wirkungsgrads und einer Energieeinsparung auf. Zusätzlich kann die Trocknungsrate durch Erhöhen der Luftzufuhr erhöht werden.

(5) Überhitzte Dampftrocknung. Überhitzter Dampf ist der Dampf, der durch Erhitzen einer Flüssigkeit auf den gesättigten Dampf erhalten wird, der sie vollständig verdampft und dann erneut erhitzt. Die Heißdampftrocknung ist ein neues Trocknungsverfahren, bei dem das Trocknungsmedium direkt mit der feuchten Beschichtung in Kontakt steht und die Wärme hauptsächlich durch Konvektion auf das Material übertragen wird und das ausgefällte Lösungsmittel vom Trocknungsmedium abgeführt wird. Während des Trocknungsprozesses tritt der überhitzte Dampf als Trocknungsmedium durch die Materialoberfläche, und die Wärme wird auf die feuchte Beschichtung übertragen, und das freie Lösungsmittel auf der Beschichtungsoberfläche wird erwärmt und verdampft, wodurch sich der Unterschied zwischen der Materialoberfläche ergibt und die Konzentration des inneren Feuchtigkeitsgehalts. Unter diesem Unterschied diffundiert der innere Feuchtigkeitsgehalt von der flüssigen oder gasförmigen Form an die Oberfläche, und der aporierte Wasserdampf oder Dampf wird durch den überhitzten Dampfstrom abgeführt. Sein Vorteil ist, dass die latente Wärme von Dampf genutzt werden kann, ein hoher thermischer Wirkungsgrad, der Effekt einer energiesparenden, überhitzten Dampftrocknung als der Wärmeübergangskoeffizient der Heißlufttrocknung erzielt werden kann.

(6) Mikrowellentrocknung. Die Mikrowellentrocknung ist eine Methode, bei der Mikrowellenenergie mit einer Frequenz von 915 bis 2450 MHz verwendet wird, um Materialien zu erwärmen und zu erwärmen, um Wasser zum Trocknen zu verdampfen. Die Mikrowellentrocknung unterscheidet sich von der herkömmlichen Trocknungsmethode, und die Richtung der Wärmeleitung ist dieselbe wie die der Wasserdiffusion. Im Vergleich zu herkömmlichen Trocknungsmethoden bietet die Mikrowellentrocknung die Vorteile einer schnellen Trocknungsrate, Energieeinsparung und Umweltschutz, hoher Produktionseffizienz, sauberer Produktion, ausgezeichneter Trocknungseffekt, einfach zu realisierender automatischer Bedienung und Kontrolle sowie einer Verbesserung der Produktqualität.

Gegenwärtig stellen einige Hersteller Beschichtungsmaschinen mit Heißlufttrocknung her, verwenden auch Luftdüsen, aus der Form der Trocknung und Schlag ähnlich, aber das Design der Winddüsenstruktur und das Luftvolumen und die Windgeschwindigkeit haben keine Auswirkung, der Trocknungsprozess ist immer noch Konvektionstrocknung, Trocknungseffizienz ist nicht hoch.

Einstufung der Feuchtigkeit in Materialien

Die Beziehung zwischen Gesamtfeuchte, Gleichgewichtsfeuchtigkeit, freier Feuchtigkeit, kombinierter Feuchtigkeit und nicht kombinierter Feuchtigkeit von Materialien ist in Abbildung 1 dargestellt.

Ausgeglichene Feuchtigkeit: Feuchtigkeit, die durch Trocknen entfernt werden kann. Freie Feuchtigkeit: Feuchtigkeit, die nicht durch Trocknen entfernt werden kann.

Das kombinierte Wasser umfasst das Wasser in der Zellwand des Materials, das Wasser in der Kapillare des Materials und das Wasser im festen Material in Form von Kristallwasser.

Ungebundenes Wasser umfasst Wasser, das mechanisch an einer festen Oberfläche haftet, wie z. B. an einer Materialoberfläche adsorbiertes Wasser, Wasser in größeren Poren usw.

Die Grundlagen des Trocknens

Trocknen: Beim Entfernen von Feuchtigkeit aus festen Materialien durch Erhitzen werden Wasser oder andere Lösungsmittel verdampft und der entstehende Dampf entfernt.

Der Partialdruck von Wasserdampf in der Folie ist gleich dem Dampfdruck von Wasser in Materialien. Gleichzeitig erwärmt die heiße Luft das Material und überträgt die Wärme auf das feuchte Material. Die treibende Kraft ist der Temperaturgradient zwischen der heißen Luft und dem Material. Zur konvektiven Trockenheit, wegen des mittleren unaufhörlichen Flusses, das verdampfte Wasser wegnehmen, dabei eine Cent-Druckdifferenz bilden.

Die notwendige Bedingung für den durchzuführenden Trocknungsprozess ist, dass der Partialdruck des Wasserdampfes, der durch die Feuchtigkeit im getrockneten Material erzeugt wird, größer ist als der in heißer Luft. Wenn sie gleich sind, erreicht die Verdunstung ein Gleichgewicht und das Trocknen hört auf. Wenn der Partialdruck von Wasserdampf in heißer Luft groß ist, nimmt das Material stattdessen Wasser auf.

Der Trocknungsprozess von Materialien ist ein Prozess, der Wärmeübertragung und Stoffübertragung kombiniert:

(1) Erhitzen von Materialien durch heiße Luft;

(2) Verdampfungs- und Verdampfungsprozess der Materialoberflächenflüssigkeit;

(3) Diffusion der inneren Flüssigkeit durch die Poren zur Oberfläche.

Der kinetische Prozess des Trocknens

Trocknungskurve: Die Beziehungskurve des Materialfeuchtigkeitsgehalts x im Trocknungsprozess ist zur Trocknungszeit t und zur Materialoberflächentemperatur t.

Trocknungsratenkurve: Die Beziehungskurve zwischen der Materialtrocknungsrate u und dem Materialfeuchtigkeitsgehalt X.

Die interne Diffusion und Oberflächenverdampfung von Wasser erfolgt gleichzeitig, aber die Geschwindigkeit ist in verschiedenen Stadien des Trocknungsprozesses unterschiedlich, so dass auch der Mechanismus zur Steuerung der Trocknungsrate unterschiedlich ist. Der Trocknungsprozess ist unterteilt in den Vorheizbereich AB, den Trocknungsabschnitt BC mit konstanter Geschwindigkeit und den langsam trocknenden Abschnitt CDE.

(1) AB in der Vorheiz- und Erwärmungsphase: Das Material wird erwärmt und erwärmt

(2) die Trocknungsstufe mit konstanter Geschwindigkeit BC: Bei trockener Materialoberfläche wird immer die Verdunstung von feuchtem Wasser gehalten, der Dampf in der Wärmemenge wird vom Material absorbiert, all diese Wärme wird verwendet, um Feuchtigkeit auf der Oberfläche des Materials, des Materials, zu verdampfen Die Verdampfungsgeschwindigkeit der Oberflächenfeuchtigkeit und die Diffusionsgeschwindigkeit der inneren Feuchtigkeit des Materials sind nahezu gleich. Die Trocknungsrate blieb an diesem Punkt stabil, der Trocknungszustand mit konstanter Geschwindigkeit.

(3) Die erste Verzögerungsstufe (Abschnitt CD): Die interne Wasserdiffusionsrate des Materials ist niedriger als die Verdampfungsrate des Oberflächenwassers bei der Feuchtkugeltemperatur. Zu diesem Zeitpunkt kann die Oberfläche des Materials nicht vollständig feucht gehalten werden und es bildet sich eine "Trockenzone", was zu einer Verringerung der Trocknungsrate führt.

(4) Zweite Verzögerungsstufe (DE-Stufe): Die Verdampfungsfläche des Wassers bewegt sich allmählich in Richtung des Materialinneren, wodurch die Wärme- und Stoffaustauschwege verlängert und der Widerstand erhöht werden, was zu einer Verringerung der Trocknungsrate führt.

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FEIGE. 5 schematische Darstellung des Trocknungsprozesses der Polbleche

Die Zusammensetzung der Lithiumbatterie-Elektrodenpaste ist gleichmäßig verteilt, dann nimmt die durch Lösungsmittelverdampfung induzierte Dicke der nassen Beschichtung ab, die Graphitpartikel schließen sich allmählich aneinander an, bis sich die Ansammlung des am dichtesten besiedelten Zustands bildet und der Beschichtungsvertrag endet (Fig. 5c) ), dann drückte weitere Lösungsmittelverdampfung die Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche zur Porenstruktur im Inneren und bildete schließlich eine poröse Beschichtung auf trockenen Elektroden (Fig. 5e). Das große Loch neigt dazu, die flüssige Phase bevorzugt zu entleeren. Während des Schrumpfens der Beschichtung werden die kleinen Poren auf der Oberfläche mit flüssiger Phase gefüllt, bis die Schrumpfung der Beschichtung aufhört (Fig. 5c) und die Poren mit Lösungsmittel gefüllt sind. Das Lösungsmittel wird dann weiter entfernt, wodurch das erste größere Loch in der Beschichtung erzeugt wird (Fig. 5d), während das kleinere Loch aufgrund von Kapillarkräften schwieriger zu entleeren ist.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.

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