Analyse der Schlüsselfaktoren für die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien

Die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien wird durch viele Verarbeitungssequenzen kodiert. Insgesamt umfasst die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien den Polstückherstellungsprozess, den Batteriemontageprozess und den endgültigen Prozess der Flüssigkeitsinjektion, des Vorfüllens, des Formens und des Alterns. In diesen drei Prozessstufen kann jeder Arbeitsablauf in mehrere Schlüsselprozesse unterteilt werden. Jeder Schritt hat großen Einfluss auf die Leistung der Batterie.

Phase kann der Plattenherstellungsprozess in Aufschlämmungsvorbereitung, Aufschlämmungsbeschichtung, Plattenwalzen, Plattenschneiden, extrem trockenes Verfahren unterteilt werden. Der Batteriemontageprozess und nach verschiedenen Zelltypen grob unterteilt in Wicklung, in die Hülle, den Schweißprozess usw. Am Ende der flüssigen Phase und einschließlich Einspritzflüssigkeit, Abgas, Abdichtung, vorgefüllt, in jeden Prozess wie z Altern. Der Prozess der Herstellung von Polstücken ist der gesamte Lithiumstrom. Der Kerninhalt der Poolherstellung, die Beziehung zwischen der elektrochemischen Leistung der Batterie und der Zellstoffqualität ist besonders wichtig.

Flussdiagramm der Lithium-Ionen-Batterieproduktion

Erstens die grundlegende Theorie der Gülle

Lithium-Ionen-Batterieelektrodenpaste ist eine Art Flüssigkeit. Flüssigkeit kann normalerweise in Newtonsche Flüssigkeiten und Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten unterteilt werden. Kann in die Expansion von nicht-Newtonscher Flüssigkeit, plastischer Flüssigkeit, zeitabhängiger nicht-Newtonscher Flüssigkeit, pseudoplastischer Flüssigkeit und Bingham-Flüssigkeit unterteilt werden, um auf einige Arten zu warten. Nach Newton bezieht sich Fluid extrem leicht auf die mechanische Verformung, und die Scherspannung und Verformungsrate ist proportional zu dem niedrigviskosen Fluid. Jeder Punkt der Scherspannung mit der Scherverformungsrate ist die lineare Funktionsbeziehung des Fluids. Ein Großteil der Flüssigkeit ist in der Natur Newtonsche Flüssigkeit. Die reinste Flüssigkeit wie Wasser, Alkohol, Leichtöl, niedermolekulare Verbindungslösung und Gasströmung mit niedriger Geschwindigkeit ist die Newtonsche Flüssigkeit.

Nicht-Newtonsche Flüssigkeit, es ist darauf hinzuweisen, dass die Flüssigkeit des Newtonschen Viskositätsexperiment-Experiments nicht erfüllt ist, nämlich dass die lineare Beziehung zwischen Scherspannung und Scherdehnungsrate nicht flüssig ist. Nicht-Newtonsche Flüssigkeit ist im Leben, in der Produktion und in der Natur weit verbreitet. Polymer, wie konzentrierte Lösung und Suspension für nicht-Newtonsche Flüssigkeit. Die überwiegende Mehrheit der biologischen Flüssigkeit ist jetzt nicht-Newtonsche Flüssigkeit. Menschenblut, Lymphflüssigkeit, Flüssigkeit und andere Körperflüssigkeiten und wie das Zytoplasma "Halbflüssigkeit" gehören zu nicht-Newtonscher Flüssigkeit.

Elektrodenpaste ist eine Art, die aus einer Vielzahl unterschiedlicher Anteile und Körnigkeiten von Rohstoffen besteht, Dispersion mischt und Fest-Flüssig-Phasen-Bildung von Aufschlämmung zu nicht-Newtonschen Flüssigkeiten gehört. Lithiumbatteriepaste und -paste können in zwei Arten in die positive und die negative Paste unterteilt werden, da das Aufschlämmungssystem (ölig, auf Wasserbasis) unterschiedlich ist und die Art variiert. Beurteilen Sie jedoch den Charakter des Einfügens anhand der folgenden Parameter:

1. Die Viskosität der Aufschlämmung

Die Viskosität ist ein Maß für die Fluidviskosität, ist eine Fluidströmungsleistung ihres inneren Reibungsphänomens. Beim Flüssigkeitsfluss wird die Art der inneren Reibung im Intermolekular, bekannt als die Viskosität der Flüssigkeit, die Größe der Viskosität mit der Viskosität, verwendet, um die Flüssigkeitseigenschaften in Bezug auf den Widerstandsfaktor zu charakterisieren. Die Viskosität wird in den Zustand der dynamischen Viskosität und Viskosität unterteilt.

Die Viskosität ist definiert als Ein Paar paralleler Platten, die einen Bereich von A, Dr zwischen den mit A gefüllten Flüssigkeiten abdecken. Um heute eine Kraft F nach oben auszuüben, muss eine Geschwindigkeitsänderung du erzeugt werden. Aufgrund der Viskosität der Flüssigkeit überträgt diese Kraft Schicht für Schicht, jede Flüssigkeitsschicht entspricht auch der Bewegung, der Bildung eines Geschwindigkeitsgradienten du / Dr, Schergeschwindigkeit, ausgedrückt als ar '. F / A, bekannt als die Scherspannung zu Tau, sagte. Mit folgender Beziehung zwischen Schergeschwindigkeit und Scherspannung:

(F / A) = eta (du / Dr)

Newtonsche Flüssigkeit gemäß der Newtonschen Formel, nur bezogen auf Temperatur, Viskosität und Schergeschwindigkeit, Tau und D als proportionale Beziehung.

Nicht-Newtonsche Flüssigkeit stimmt nicht mit der Newton-Formel tau / D = f (D) überein, ausgedrückt in eta einer bestimmten Viskosität unter (tau / D), sagte die scheinbare Viskosität. Die Viskosität der nicht-Newtonschen Flüssigkeit hängt zusätzlich zur Temperatur mit der Schergeschwindigkeit, der Zeit und der Scherverdünnung oder der Änderung der Scherverdickung zusammen.

2. Die Pulpeigenschaften

Aufschlämmung ist eine Art nicht-Newtonsche Flüssigkeit, bei der es sich um eine Fest-Flüssig-Mischung handelt. Um die Anforderungen des nachfolgenden Beschichtungsprozesses zu erfüllen, muss das Leimungsmittel die folgenden drei Eigenschaften aufweisen:

1) gute Liquidität. Liquidität kann Zellstoff rühren, seinen natürlichen Fluss herstellen und seine Kontinuität beobachten. Gute Kontinuität und Off zeigt gute Liquidität. Die Liquidität hängt mit dem Feststoffgehalt und der Viskosität der Aufschlämmung zusammen.

(2) die Fließeigenschaft. Die Fließeigenschaft der Paste wird durch die Ebenheit und Gleichmäßigkeit der Beschichtung beeinflusst.

(3) Rheologie. Rheologie bezieht sich auf den Zellstoff in den Fließverformungseigenschaften, seine Natur ist gut oder schlecht beeinflusst die Vorzüge der Polstückqualität.

3. Die Zellstoffdispersion

Lithium-Ionen-Batterieelektroden, die Anodenpaste durch Klebstoff, leitfähiges Mittel, das Anodenmaterial usw. Die Kathodenpaste besteht aus Klebstoff, Graphit, Kohlenstoffpulver usw. Die Zubereitung der positiven und negativen Elektrodenpaste umfasst Flüssigkeit und Flüssigkeit, Flüssigkeit und Feststoff Mischen, Auflösen von Materialien zwischen Dispersion und einer Reihe von technologischen Prozessen, und bei diesem Prozess werden Temperatur, Viskosität, Umgebung usw. begleitet. Der Mischdispersionsprozess für Lithium-Ionen-Batterie-Aufschlämmungen kann in einen Makro- und einen Mikrodispersions-Mischprozess unterteilt werden, die beiden Prozesse wird mit dem gesamten Prozess der Herstellung der Lithium-Ionen-Batterie-Aufschlämmung begleitet. Die Pastenzubereitung durchläuft in der Regel die folgenden Phasen:

1) Pulvermischung. Zwischen Partikeln in Form von Punkten, Punkt, Punkt, Linie,

(2) die Trockenschlamm-Knetphase. Nach dieser Phase beim Mischen des trockenen Pulvers unter Zugabe von Bindemittel oder Lösungsmittel ist das Rohmaterial feucht und schleimig. Nach einem starken Rührmischer wird das Material durch mechanische Kraft und Reibung geschnitten, hat gleichzeitig auch innere Reibung zwischen Partikeln, unter den verschiedenen Kräften neigt das Rohmaterial zwischen Partikeln dazu, stark fragmentiert zu sein. In diesem Stadium hat die Partikelgröße und Viskosität der Aufschlämmung des Endprodukts einen entscheidenden Einfluss.

(3) die Bühne runter. Nach Beendigung des Knetens langsam die Viskosität der Lösungsmittelaufschlämmung und die Einstellung des Feststoffgehalts zugeben. Die Dispersion und Wiedervereinigung dieser Stufe koexistieren und erreichen schließlich Stabilität. In diesem Stadium der Materialausbreitung hauptsächlich durch mechanische Kraft Reibungswiderstand zwischen Flüssigkeit, Pulver, gestreute Hochgeschwindigkeitsscherkraft, den Einfluss der Größe und der Aufprallkraft der Behälterwand.

Zweitens die Analyse der Schlagparameter der Zellstoffeigenschaften

Und Zellstoff des Zellstoffbedarfs hat eine gute Stabilität, ist dieser Batterieproduktionsprozess, um die Konsistenz eines wichtigen Indikators sicherzustellen. Wenn das Ende des Zellstoffs das Rühren stoppt, wird die Aufschlämmung kondensiert und wartet auf ein Phänomen, Flockungssedimentation, erzeugt große Partikel, verursacht bei einem anschließenden Beschichtungsprozess großen Einfluss usw. Charakterisierung der Aufschlämmung auf die Stabilität der Hauptparameter Liquidität, Viskosität, Feststoffgehalt, Dichte usw.

1. Die Viskosität der Aufschlämmung

Die Elektrodengröße muss stabil sein und eine angemessene Viskosität aufweisen. Sie hat einen entscheidenden Einfluss auf den Plattenbeschichtungsprozess. Eine zu hohe oder zu niedrige Viskosität wirkt sich nachteilig auf das Polstück der Beschichtung aus, eine hohe Viskosität der Aufschlämmung ist nicht leicht auszufällen und die Dispersion ist besser, aber eine zu hohe Viskosität gegen den Fließausgleichseffekt begünstigt die Beschichtung nicht; Niedrige Viskosität ist auch schlecht, während niedrigviskose Aufschlämmungsflüssigkeit gut ist, aber das trockene Hart, verringert die Trocknungseffizienz der Beschichtung, Beschichtung tritt Risse auf, die Dichte der Aufschlämmungsteilchenvereinigung, Oberflächenkonsistenz ist schlecht.

In unserer Produktion treten Probleme auf, die häufig bei einer Änderung der Viskosität auftreten, und hier ist die "Änderung", die unterteilt werden kann in: sofortige Änderung und statische Änderung. Momentan bezieht sich auf Änderungen der Viskosität von dramatischen Änderungen während des Tests, statische Änderung bezieht sich auf eine statische Änderung, die nach einer Zeitspanne von Pastenviskositätsänderungen platziert wird. Die Änderung der Viskosität oder hoch oder niedrig oder hoch niedrig. Im Allgemeinen sind die Faktoren für die Aufschlämmungsviskosität die Rührgeschwindigkeit, die Zeitsteuerung des dicken flüssigen Materials, die Reihenfolge der Inhaltsstoffe, die Umgebungstemperatur und die Luftfeuchtigkeit usw. Viele Faktoren, wenn wir die Viskositätsänderungen treffen, sollten wie zu lösen sein? Die Viskosität der Aufschlämmung wird im wesentlichen durch das Bindemittel entscheidend beeinflusst. Imaginär, kein Bindemittel PVDF / CMC / SBR (wie in Abbildung 2, 3 gezeigt) oder Bindemittel ist eine sehr gute Kombination ohne lebendes Material. Festes Material wird in lebender Form gleichmäßig mit einem leitfähigen Mittel aus nicht-Newtonscher Flüssigkeit beschichtet. Nicht! Daher löst sich der Grund für die Änderung der Aufschlämmungsviskosität aufgrund der Art des Bindemittels und des Zellstoffdispersionsgrades.

(1) die Viskosität steigt an

Unterschiedliches System hat unterschiedliche Pastenviskositätsänderungsgesetz des gegenwärtigen Hauptstroms des Aufschlämmungssystems ist das Anodenpasten-PVDF / NMP-Ölsystem, die Form des Graphitanodenpasten / CMC / SBR-Wassersystems.

(1) die positive Pastenviskosität, die nach einer gewissen Zeit an Ort und Stelle ist. Der Grund dafür ist eine zu kurze (kurze) Zellstoffmischgeschwindigkeit, Bindemittel nicht vollständig gelöst, das PVDF-Pulver nach einiger Zeit aufgelöst, Viskosität erhöht. Im Allgemeinen benötigt PVDF mindestens 3 Stunden, um sich vollständig aufzulösen, unabhängig davon, wie schnell die Rührgeschwindigkeit die Einflussfaktoren der sogenannten "mehr Eile, weniger Geschwindigkeit" ändern kann. Zum anderen (lange) wird die Aufschlämmung stehen gelassen, kolloidales Sol in Gelzustand versetzt, als ob zur Verlangsamung der Homogenisierung seine Viskosität wiederhergestellt werden kann. Der dritte Grund ist zwischen kolloidalen Partikeln und lebendem Material, leitfähiges Mittel gebildet eine Art spezielle Struktur, dieser Zustand ist irreversibel, nicht in der Lage, sich zu erholen, nachdem die Pastenviskosität ansteigt.

(2) Anodenpastenviskosität erhöht. Die Erhöhung der Anodenpastenviskosität wird hauptsächlich dadurch verursacht, dass die adhäsive Molekülstruktur beschädigt wurde, der Molekülkettenbruch nach der Oxidation der oxidierten Aufschlämmungsviskosität zunahm. Wenn das Material überdehnt wird, kann eine größere Verringerung der Partikelgröße auch die Viskosität der Aufschlämmung erhöhen.

(2) die Viskosität verringern

(1) die positive Pastenviskosität verringert. Einer der Gründe, warum sich die Eigenschaften des Klebstoffkolloids geändert haben. Durch eine Vielzahl von Änderungen, wie z. B. den Prozess der Aufschlämmung aufgrund starker Scherkraft, absorbiert das Bindemittel Änderungen der Wasserqualität, führt zu Änderungen in der Struktur während des Mischprozesses, wird selbst verschlechtert und so weiter. Zum anderen ungleichmäßig verteiltes Mischschlamm-Feststoffmaterial im großen Senkungsbereich. Drittens, Mischprozess des Bindemittels durch Ausrüstung und Lebewesen starke Scherkraft und Reibungskraft unter der Bedingung eines hohen Temperaturänderungscharakters, was zu einer verringerten Viskosität führt.

(2) Anodenpastenviskosität verringert. Einer der Gründe für die CMC ist das Mischen mit Verunreinigungen. Die meisten Verunreinigungen der CMC sind schwerlösliche Polymerharze, wenn die CMC und das gemischte Lösungsmittel wie Calcium, Magnesium ihre Viskosität verringern. Zum anderen ist CMC Hydroxylmethylcellulose-Natrium, das Hauptprodukt ist die Kombination von C / O. Die Bindungsstärke ist sehr schwach und kann durch Scherkraft leicht zerstört werden, wenn die Rührgeschwindigkeit zu schnell oder zu lang ist, was die Struktur des CMC.CMC beschädigen kann Bei der Verdickung der Anodenaufschlämmung und der stabilen Wirkung spielen die für Rohstoffe gestreuten Stoffe gleichzeitig eine wichtige Rolle. Im Falle einer Beschädigung führt ihre Struktur zwangsläufig zu einer Ablagerung der Aufschlämmung, wobei die Viskosität verringert wird. Der dritte Grund ist die Zerstörung des SBR-Bindemittels. In der tatsächlichen Produktion wählen Sie häufig die CMC und den SBR, um zusammenzuarbeiten, die zwei verschiedenen Rollen. SBR hat hauptsächlich die Wirkung eines Bindemittels, aber seine Demulgierung unter langem Rühren trat leicht auf, führte zum Versagen, die Viskosität der Bindungspaste nahm ab.

(3) besondere Umstände (ein geleeartiges zeitgemäßes Hochtief)

Bei der Herstellung der Anodenpaste zu "Gelee" kam es manchmal vor. Dafür gibt es hauptsächlich zwei Gründe: Erstens Feuchtigkeit. Berücksichtigen Sie die Feuchtigkeitsaufnahme von lebendem Material, die Feuchtigkeitskontrolle für den Mischprozess ist nicht gut, Rohstoffe absorbieren Wasser oder die Luftfeuchtigkeit in der Mischumgebung ist höher, nachdem Blei zu PVDF Wasser in Gelee absorbiert hat. Zweitens der pH-Wert oder die Füllstoffe. Je höher der pH-Wert ist, desto strenger muss das Wasser kontrolliert werden, insbesondere das Mischen von NCA, NCM811 mit hohem Nickelgehalt.

Pastenviskosität und hoch oder niedrig, ein Grund kann nicht ganz stabil sein, im Prozess des Aufschlämmungstests wird die Aufschlämmungsviskosität durch die Temperatur beeinflusst. Insbesondere nach einer schnellen Dispersion weist die Innentemperatur des Zellstoffs einen bestimmten Temperaturgradienten auf, wobei die Probenahme mit unterschiedlicher Viskosität ebenfalls unterschiedlich ist. Der zweite Grund ist der Unterschied in der Zellstoffdispersion, dem lebenden Material, dem Bindemittel, dem leitfähigen Mittel ohne gute Ausbreitung, der Paste, der guten Liquidität, der natürlichen Aufschlämmungsviskosität und der hohen oder niedrigen.

2. Die Größe der Partikelgröße

Nach der Legierungsaufschlämmung wird zur Notwendigkeit der Messung der Granularität, der Granularitätsmessmethode üblicherweise die Abstreifmethode verwendet. Die Granularität ist ein wichtiger Parameter für die Zellstoffqualität und Partikelgröße für den Beschichtungsprozess. Der Walzprozess und die Batterieleistung haben einen wichtigen Einfluss. Theoretisch ist die Partikelgröße der Aufschlämmung so klein wie möglich. Wenn die Partikelgröße zu groß ist, wird die Stabilität der Aufschlämmung in Bezug auf Sedimentation, Zellstoffkonsistenz usw. beeinträchtigt. Tritt beim Extrusionsbeschichten nach dem Verstopfen von Material, extrem trockener Lochfraßbildung usw. auf. Beim anschließenden Walzprozess hat die minderwertige Beschichtung aufgrund der Unebenheit leicht einen Polstückbruch, lokale Mikrorisse, den Zyklus der Batterieleistung, die Leistung und das Sicherheitsleistungsverhältnis verursacht, was großen Schaden verursacht hat.

Wenn das kathodenaktive Material, das klebende, leitende Material, wie die Partikelgröße, die Dichte des Hauptmaterials, beim Rühren des Mischens, Extrudierens und Reibens zusammen auf eine Vielzahl verschiedener Kontaktarten wartet. Es kommt zu einer allmählichen Vermischung von Rohmaterial, Lösungsmittel, Benetzung, einem großen Materialbruch und einer allmählichen Stabilisierung. Es kommt zu einer Vermischung von Unebenheiten des Materials, zu einer Auflösung der Spinnlösung und zu einer Änderung der Klebeeigenschaften. Dies führt zu größeren Partikeln.

Wenn wir herausfinden, scheint die Ursache der Partikel dem Mittel zu entsprechen, um diese Probleme zu lösen. Beim Mischen von trockenem Pulver ist der Einfluss der Geschwindigkeit des Mischers auf den Mischungsgrad des Pulvers nicht groß, aber beide benötigen viel Zeit, um das Mischen des trockenen Pulvers sicherzustellen. Einige Hersteller wählen Pulver-Spinnlösung, einige wählen jetzt flüssig, lösen guten Klebstoff, zwei Arten von verschiedenen Bindemitteln bestimmen, dass der Prozess unterschiedlich ist, wobei Pulver-Bindemittel länger brauchen, um sich aufzulösen, andernfalls wird später beim Quellen die Rückfederung, wie z. B. Viskositätsänderung, sichtbar . Die Wiedervereinigung zwischen feinen Partikeln ist unvermeidlich, aber wir müssen sicherstellen, dass zwischen dem Material genügend Reibung besteht, damit die Wiedervereinigungsteilchen extrudiert, zerkleinert und gemischt werden können. Dies erfordert, dass wir die Aufschlämmung in verschiedenen Stadien des Feststoffgehalts kontrollieren. Ein niedriger Feststoffgehalt beeinflusst die Reibung zwischen den Granulatdispersionen.

3. Der Feststoffgehalt der Aufschlämmung

Der Feststoffgehalt der Aufschlämmung und die Aufschlämmungsstabilität sind eng miteinander verbunden. Dieselbe Technologie und Formel gilt: Je höher der Feststoffgehalt der Aufschlämmung, desto höher die Viskosität und umgekehrt. Innerhalb eines bestimmten Bereichs ist die Stabilität der Aufschlämmung umso höher, je höher die Viskosität ist. Wenn wir die Batterie entwerfen, die allgemeine Rückwärtsarbeit von der Dicke der Batteriekapazitätskernwicklung bis zur Konstruktion des Polstücks, dann wurde das Blech entworfen und die Oberflächendichte lebt nur physikalische Parameter wie Dichte, Dicke. Die Parameter der Platte werden von einer Beschichtungsmaschine und einer Walzmaschine hergestellt, um die Ergebnisse anzupassen. Der Feststoffgehalt der Aufschlämmung hat keinen direkten Einfluss auf ihre. Die Diskretion der Güllefeststoffe ist also irrelevant?

(1) Der Feststoffgehalt zur Verbesserung der Effizienz des Mischens und der Beschichtungseffizienz hat einen gewissen Einfluss. Je höher der Feststoffgehalt, die kürzere Mischzeit der Paste, je geringer der Lösungsmittelverbrauch, desto höher die Trocknungseffizienz der Beschichtung, desto mehr Zeit wird gespart.

(2) Der Feststoffgehalt des Geräts stellt bestimmte Anforderungen. Der Verlust eines hohen Feststoffgehalts in der Aufschlämmung der Ausrüstung ist höher. Aufgrund des hohen Feststoffgehalts ist der Verschleiß der Ausrüstung umso schwerwiegender.

(3) Die höhere Stabilität des hohen Feststoffgehalts in der Aufschlämmung, ein Teil der Ergebnisse der Aufschlämmungsstabilitätstests, zeigt, dass (abgebildet) das regelmäßige Mischen von TSI (Instabilitätsindex) höher ist als 1,05 0,75 TSI-Wert hochviskoses Mischverfahren, also das Mischverfahren der Aufschlämmung mit hoher Viskositätsstabilität ist dem herkömmlichen Mischverfahren überlegen. Der hohe Feststoffgehalt der Aufschlämmung wirkt sich jedoch auf die Liquidität aus und stellt die Ausrüstung des Beschichtungsprozesses und das technische Personal vor große Herausforderungen.

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(4) Der hohe Feststoffgehalt in der Aufschlämmung kann sich zwischen der Beschichtungsdicke und dem Innenwiderstand der Batterie verringern.

4. Die Aufschlämmungsdichte

Die Dichte der Aufschlämmung ist einer der wichtigen Parameter der Konsistenz der Reaktionsaufschlämmung. Das Testen der Aufschlämmungsdichte an verschiedenen Orten kann den Aufschlämmungsdispersionseffekt verifizieren. Vor allem glaube ich, dass Sie eine gute Elektrodenaufschlämmung herstellen können.

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