Pengaruh Bahan Baku Baterai terhadap Stabilitas Bubur Elektroda Katoda
Bubur baterai adalah sistem suspensi dua fase padat-cair yang sangat kental, dan untuk menilai stabilitas sistem ini, langkah pertama adalah mempelajari komposisi dan sifat fungsionalnya. Sebagian besar industri litium menggunakan bubur berbahan dasar minyak, yang merupakan campuran yang dibentuk dengan mencampur dan mendispersikan bahan aktif, pengikat, zat konduktif, pelarut, dll. Dalam rasio dan urutan tertentu.
Bahan Aktif Katoda
Sebagai komponen aktif elektrokimia utama dalam sluri katoda, bahan katoda aktif menentukan voltase, kerapatan energi, dan sifat dasar lainnya dari baterai dan merupakan jiwa inti dari sistem sluri. Distribusi ukuran partikel, luas permukaan spesifik, nilai pH atau sisa alkali dan sifat lain dari bahan aktif mempengaruhi stabilitas bubur.
Distribusi ukuran partikel:
Ukuran partikel dan distribusi ukuran partikel dari bahan aktif merupakan faktor penting dalam proses pembuatan slurry. Semakin kecil partikel bahan aktif, semakin besar viskositas fase kontinyu, semakin lemah fenomena stratifikasi bubur yang disebabkan oleh gravitasi, dan semakin baik stabilitas sistem suspensi. Namun, ketika ukuran partikel dikurangi menjadi ukuran kecil tertentu, gaya ikatan antar partikel menjadi peran utama, dan akan terjadi aglomerasi antar partikel, yang tidak kondusif bagi stabilitas sistem. Oleh karena itu, dalam dispersi bubur, ukuran partikel tidak semakin halus semakin baik, tetapi harus didistribusikan dalam kisaran ukuran yang sempit untuk mencapai keseimbangan hisap dan tolakan yang saling menguntungkan, untuk memastikan stabilitas sistem bubur.
Luas permukaan spesifik:
Ini adalah faktor penting yang mempengaruhi kinerja sel. Semakin besar luas permukaan spesifik, semakin baik kinerja elektrokimia sel, yang secara langsung tercermin dalam resistansi internal sel yang lebih rendah, kinerja kapasitas yang lebih mudah, dan kinerja siklus dan kinerja pengganda yang lebih baik. Namun, luas permukaan spesifik yang terlalu besar membuat adhesi sampel dalam bubur meningkat, yang tidak kondusif untuk dispersi antar partikel.
pH atau nilai sisa alkali:
Nilai pH itu sendiri tidak mempengaruhi stabilitas slurry, tetapi lingkungan basa memiliki dampak yang lebih besar pada pengikat dan dapat menyebabkan perubahan struktur pengikat itu sendiri. Khusus untuk bahan terner katoda karena kelebihan garam litium dalam proses sintesisnya, kelebihan garam litium menghasilkan litium (Li) oksida setelah kalsinasi suhu tinggi, yang bereaksi dengan air (H2O) dan karbon dioksida (CO2) di udara untuk menghasilkan litium hidroksida (LiOH) dan litium karbonat (Li2CO3) lagi, yang tertinggal di permukaan material dan akan membuat nilai pH material lebih tinggi.
Bahan pengikat
Peran utama pengikat dalam bubur adalah untuk mengikat bahan aktif, zat konduktif dan kolektor, untuk meningkatkan kontak elektronik antara bahan aktif elektroda dan zat konduktif dan kolektor, dan untuk memberikan peran pendukung yang stabil untuk sistem bubur. Saat ini, polivinilidena fluorida (PVDF) umumnya digunakan sebagai pengikat dalam industri litium karena PVDF memiliki kinerja pemrosesan yang baik, stabilitas termal (suhu penggunaan jangka panjang -40 ~ 150 derajat ), serta kemampuan beradaptasi dan stabilitas terhadap elektrolit. Pengikat dibungkus di sekitar bahan aktif dengan pengadukan mekanis setelah dilarutkan dalam nitrogen methylpyrrolidone (NMP), dan diikat oleh gaya ikatan hidrogen dan gaya van der Waals, dll. Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan ikatan pengikat terutama polaritas antarmolekul, berat molekul, kandungan pelarut, dll.
Agen konduktif
Peran utama zat konduktif dalam bubur katoda adalah untuk mengurangi resistansi internal baterai dan meningkatkan volatilisasi kapasitas, umumnya memilih bubuk karbon konduktif dengan bubur CNT sebagai zat konduktif utama. Karena ukuran partikelnya yang kecil (cluster 1-5mm mudah dibentuk) dan luas permukaan spesifik yang besar (sekitar 60m2/g), sulit untuk menyebar secara merata di dalam bubur, sehingga persyaratan untuk proses pencampuran sangat tinggi.
Dispersan
Peran utama dispersan dalam bubur katoda adalah melarutkan pengikat dan menyediakan pembawa yang baik agar bahan aktif terdispersi lebih seragam. Pada tahap pelapisan, dispersan dituntut memiliki keterbasahan dan fluiditas yang baik terhadap substrat logam dan volatilitas yang baik saat pengeringan. Dibandingkan dengan dispersan lain seperti H2O, NMP, DMAC (dimethyl acetamide), DMF (dimethyl formamide), dll., NMP memiliki keunggulan kelarutan tinggi, viskositas rendah, volatilitas rendah, stabilitas yang baik, dan pemulihan yang mudah, sehingga industri umumnya mengadopsi sistem NMP-PVDF. Sebaliknya, jika perhitungan NMP kurang, viskositas sluri besar, bubuk tidak terdispersi dengan baik dan likuiditas sluri rendah. Oleh karena itu, tidak ada persyaratan kontrol yang ketat untuk jumlah NMP yang ditambahkan, yang terpenting adalah memastikannya dapat terlapisi secara merata.
Kelembaban
Kelembaban ada sebagai pengotor dalam bubur berminyak, terutama dibawa oleh bahan baku dalam bubur atau selama pencampuran. Peningkatan kandungannya akan mempengaruhi viskositas bubur, menghancurkan keseragaman pelarut, menyebabkan aglomerasi partikel katoda menjadi kelompok, dan fenomena pengelupasan dan jatuh ketika potongan tiang ditempatkan setelah pengeringan, sehingga masuknya kelembaban perlu dikontrol baik dalam bahan baku maupun dalam pencampuran.
TOB ENERGI BARUmenyediakan berbagai macam bahan baterai
