리튬 배터리 양극 재료 및 혼합 공정의 특성 분석

음극 물질로서 흑연은 전도성 제제, 바인더 및 기타 첨가제와 혼합되어야 하며, 전극을 준비하기 위해 전류 수집기에 코팅되기 전에 음극 슬러리를 제조하기 위해 용매를 첨가해야 한다. 그러나 흑연 양극 슬러리를 준비하는 과정에서 많은 기술자가 너무 오랜 시간, 흑연 침전, 불안정한 점도, 큰 슬러리 입자, 많은 거품 등과 같은 크고 작은 문제가 발생한 것으로 추정됩니다. 그런 다음 이러한 문제를 해결하기 전에 다양한 재료의 기본 특성에서 간단한 정렬을 수행해야합니다. 재료 특성을 이해하는 데 기초하여서만 발생하는 문제를 신속하고 정확하고 잘 해결할 수 있습니다. 이 문서는 주로 양극 슬러리의 제조에 사용되는 재료의 특성을 소개합니다 .

1.흑연

흑연에는 천연 흑연과 인공 흑연이 포함됩니다. 입자 모양은 다양하고 불규칙하며 주로 구형 및 플레이크입니다. 흑연은 비극성 물질이며, 비극성 물질에 의해 쉽게 오염되고, 비극성 물질에 쉽게 분산된다. 물을 흡수하는 것은 쉽지 않으며 수성 용액으로 분산하기가 쉽지 않습니다. 오염된 흑연이 물에 분산되어 있더라도 다시 집계됩니다. 흑연의 특성과 요구 사항에 관해서는, 나는 모든 사람들이 매우 분명하다고 믿기 때문에 여기에서 반복하지 않을 것입니다.

2. 전도성 에이전트

카본 블랙, CNT, 그래핀 등을 포함한 많은 유형의 전도제가 있으며, 대부분은 극적이지 않습니다. 전도성 제제의 역할은 흑연 물질과 혼합하여 주요 전도성 네트워크를 형성하고 리튬 배터리의 내부 저항을 감소시키는 것이다. 추가된 전도성 제의 양은 일반적으로 작으며, 더 작을수록 약 2% 이하라고 할 수 있습니다. 전도성 제제로서, 일반적으로 전자 전달 속도를 가능한 한 적게 증가시키기 위해 충분히 높은 특정 표면적을 가질 필요가 있다. 그러나 그것은 또한 쉽게 재회의 문제에 직면하고 쉽게 분산되지 않습니다.

전도성 제제의 분산은 항상 중요한 지점이었습니다. 전도성 제제의 종류는 간단한 카본 블랙에서 CNT 슬러리, 카본 블랙, CNT 및 그래핀 혼합 전도성 슬러리에 이르기까지 다양하므로 슬러리를 특성에 따라 조정해야합니다. 준비 과정. 리튬 배터리 슬러리 제제 에 [절묘한] 리튬 배터리 슬러리의 특성 및 키 영향을 미치는 요인의 분석, 슬러리의 준비는 주로 재료의 건조 혼합 단계를 통해 갈 것으로 언급된다, 분말 습윤, 입자 클러스터 분쇄, 마지막으로 안정성에 도달. 전도성 제제의 분산은 분말 습윤 및 입자 클러스터 가루의 단계에서 완료되어야 하며, 그렇지 않으면 전도성 제제가 재집계되고 전도성 제제의 낭비를 야기합니다. 전도성 제제의 분산 문제를 해결할 때, 최상의 상태를 달성하기 위해 기계적 힘과 시간을 조정해야 합니다.

3.CMC

CMC (하이드록시메틸 셀룰로오스 나트륨)는 중요한 셀룰로오스 에테르입니다. 천연 섬유의 화학적 변형에 의해 얻어진 다안형 셀룰로오스 화합물이다. 차갑고 뜨거운 물에 쉽게 용해되며 중형 섹스 소재에 속합니다. CMC는 두껍게, 분산, 서스펜션, 접착, 필름 형성, 보호 콜로이드 및 수분 보호와 같은 우수한 특성을 가지므로 흑연 음성 전극용 분산제 및 증분제로 선택됩니다.

CMC는 분산성 및 바인딩 특성을 가지고 있지만 산업 응용 분야에서 음극을 위한 바인더로단독으로사용할 수 없습니다. 리튬 배터리의 생산 과정에서 리튬 배터리의 에너지 밀도와 내부 저항을 고려해야 합니다. 이를 위해서는 음극 조각이 특정 체적 밀도(약 1.6g/cc)를 갖도록 요구합니다. 이 경우, 후자의 극 조각을 코팅할 필요가 있으며, CMC는 압연 후 극 조각 구조의 붕괴로 이어질 수 있는 더 큰 취성을 가지며, 분말 낙하 및 호일 누설 과 같은 현상을 필연적으로 유발할 수 있다. 따라서, CMC가 단독으로 사용할 수 있는 조건은 극 조각의 두께가 얇고, 압연 공정이 수행되지 않거나 극 조각의 압축 밀도가 높지 않다.

또한, 음극 슬러리의 제조 중에, CMC에 믹서 속도의 영향에주의를 기울여야한다. CMC 솔루션은 의사 가소성을 가지고 있으며, 점도는 온도 가 증가함에 따라 감소하며 되돌릴 수 있습니다. 믹서가 너무 빨리 회전하면 CMC 점도가 감소하여 흑연 양극의 현탁액에 영향을 미칩니다.

4. SBR 바인더

SBR(스티렌 부타디엔 고무)은 작은 분자 선형 사슬 에멀젼입니다. 라텍스 입자 장치는 코어 쉘 구조입니다. 쉘은 중합체 분자 사슬의 교차 연결된 구조입니다. 외부 쉘은 친수성 극성 극지 그룹과 표면입니다. 활성 에이전트. SBR은 친성 및 친혈성과 공존하는 물질입니다. 수성 그룹은 호일 표면의 그룹과 결합하여 분산성 및 슬러리 안정성에 도움이되는 결합 력을 형성합니다. 유성 세그먼트는 네거티브 흑연과 결합하여 결합력을 형성하여 결합 효과를 달성합니다.

그러나, SBR은 분산 기능이 없기 때문에 흑연 양극 슬러리에서 단독으로 사용할 수 없으며, SBR이 너무 많이 전해질에서 극 조각이 팽창하게 됩니다.

리튬 배터리의 산업 생산에서 CMC와 SBR은 종종 동시에 사용됩니다. 둘의 결합된 사용은 불안정한 슬러리 점도, 극 조각 팽윤 및 높은 취성의 문제를 해결할 수 있습니다. 상업용 흑연 물질은 비극성 물질이며, 친수성되기가 쉽지 않으며, 물 시스템에 분산하기가 어렵습니다. CMC의 한 가지 기능은 분산제, 분산 흑연 및 전도성 첨가제 역할을 하는 것입니다. 또한, CMC는 물과 만날 때 젤을 형성하여 슬러리(thickener)를 두껍게 만들고 수성 음극 슬러리의 서스펜션 안정성을 향상시킵니다. 슬러리를 코팅할 때, CMC 겔 구조로 인해 수분을 유지할 뿐만 아니라 슬러리를 안정시킬 수 있으며, 일정 기간 내에 슬러리의 균일성을 유지할 수 있어 대규모 산업 생산의 요구를 충족시킨다. CMC의 단점을 고려하여, 물에 쉽게 용해되는 유연한 분자 SBR 에멀젼의 도입은 슬러리가 더 나은 접착력을 가지게 하고 동시에 극 조각의 인성을 향상하여 극 조각이 고압하에서 압축되지 않도록합니다. 분말을 제거 한 후, 압연 후 극 조각의 결합 강도도 높다.

CMC와 SBR을 함께 사용하면 SBR 에멀젼을 추가하는 타이밍이 주목됩니다. SBR은 장중 고전력하에서 점화되기 쉽기 때문에 극 조각의 접착력을 줄입니다.

5. 탈온화 된 물

탈이온화 된 물은 약한 극성 분자와 음극 슬러리에 대한 용매입니다. 용매와 관련된 주요 매개 변수는 고체 함량입니다. 슬러리 준비 과정에서, 고체 함량은 재료의 분산 및 안정성과 관련이 있다.