Утицај сировина за батерије на стабилност суспензије катодне електроде
Суспензија акумулатора је високо вискозан двофазни систем суспензије чврста-течност, а да би се проценила стабилност овог система, први корак је проучавање његовог састава и његових функционалних особина. Већина индустрије литијума користи талог на бази уља, који је мешавина формирана мешањем и дисперговањем активних материјала, везива, проводних средстава, растварача итд. у одређеном односу и редоследу.
Катодни активни материјали
Као главна електрохемијска активна компонента у катодној суспензији, катодни материјал одређује напон, густину енергије и друга основна својства батерије и представља језгро система суспензије. Расподела величине честица, специфична површина, пХ или резидуална алкална вредност и друга својства активног материјала утичу на стабилност суспензије.
Расподела величине честица:
Величина честица и дистрибуција величине честица активног материјала је важан фактор у процесу прављења суспензије. Што су мање честице активног материјала, већи је вискозитет континуиране фазе, слабији је феномен раслојавања суспензије узрокован гравитацијом и боља је стабилност система суспензије. Међутим, када се величина честица смањи на одређену малу величину, сила везивања између честица постаје главна улога, а између честица ће доћи до агломерације, што не доприноси стабилности система. Због тога, у дисперзији суспензије, величина честица није што је финија то боља, већ би требало да буде распоређена у уском опсегу величине како би се постигла међусобна равнотежа усисавања и одбијања, како би се обезбедила стабилност система суспензије.
Специфична површина:
То је важан фактор који утиче на перформансе ћелије. Што је већа специфична површина, то су боље електрохемијске перформансе ћелије, што се директно одражава на мањи унутрашњи отпор ћелије, лакше перформансе капацитета и боље перформансе циклуса и перформансе множења. Међутим, превелика специфична површина чини адхезију узорка у суспензији побољшаном, што не погодује дисперзији међу честицама.
пХ или резидуална алкална вредност:
Сама пХ вредност не утиче на стабилност суспензије, али алкална средина има већи утицај на везиво и може довести до промена у структури самог везива. Посебно за катодне тернарне материјале због вишка литијумове соли у процесу синтезе, вишак литијумове соли ствара литијум (Ли) оксид након калцинације на високој температури, који реагује са водом (Х2О) и угљен-диоксидом (ЦО2) у ваздуху да генерише литијум хидроксид (ЛиОХ) и литијум-хидроксид (ЛиОХ) и литијум-хидроксид, а литијум-карбонат ће поново учинити пХ вредност материјала на површини (Ли2ЦО3).
Биндер
Главна улога везива у суспензији је да повеже активни материјал, проводљиво средство и колектор, да побољша електронски контакт између активног материјала електроде и проводног агенса и колектора, и да обезбеди стабилну улогу подршке за систем суспензије. Данас се поливинилиден флуорид (ПВДФ) обично користи као везиво у индустрији литијума јер ПВДФ има добре перформансе обраде, термичку стабилност (дуготрајна температура употребе -40 ~ 150 степени), као и прилагодљивост и стабилност на електролит. Везиво се омотава око активног материјала механичким мешањем након растварања у азот метилпиролидону (НМП), и везује се силом водоничне везе и ван дер Валсовом силом, итд. Фактори који утичу на чврстоћу везива су углавном интермолекуларни поларитет, молекулска тежина, садржај растварача итд.
Проводни агенс
Главна улога проводног агенса у катодној суспензији је да смањи унутрашњи отпор батерије и побољша испаравање капацитета, генерално бирајући проводни угљенични прах са ЦНТ суспензијом као главним проводљивим средством. Због мале величине честица (лако се формирају кластери од 1-5мм) и велике специфичне површине (око 60м2/г), тешко је да се равномерно распрши у суспензији, тако да су захтеви за процес мешања веома високи.
Дисперзанти
Главна улога дисперзанта у катодној суспензији је да раствори везиво и обезбеди добар носач за активни материјал који се равномерније диспергује. У фази наношења премаза, дисперзант мора имати добру квашење и флуидност према металној подлози и добру испарљивост приликом сушења. У поређењу са другим дисперзантима као што су Х2О, НМП, ДМАЦ (диметил ацетамид), ДМФ (диметил формамид) итд., НМП има предности високе растворљивости, ниске вискозности, ниске испарљивости, добре стабилности и лаког опоравка, тако да индустрија углавном усваја НМП-ПВДФ систем. Напротив, ако НМП чини мање, вискозност суспензије је велика, прах није добро распршен и течност суспензије је ниска. Стога, не постоји строги захтев за контролу количине доданог НМП-а, најкритичније је осигурати да се може равномерно премазати.
Влага
Влага постоји као нечистоћа у уљној суспензији, углавном унесена сировином у каши или током мешања. Повећање његовог садржаја ће утицати на вискозност суспензије, уништити уједначеност растварача, довести до агломерације катодних честица у кластере и појаве љуштења и отпадања када се стуб након сушења постави, па је потребно контролисати уношење влаге како у сировину тако иу мешавину.
ТОБ НЕВ ЕНРТГИпружа читав низ материјала за батерије
