As baterias de iões de lítio são um sistema complexo, que compreende um eléctrodo positivo, um eléctrodo, separador, electrito, colector de corrente negativa e um aglutinante, um agente condutor, uma reacção electroquímica que envolve a reacção dos eléctrodos positivos e negativos, a condutividade de iões lítio e condutividade de electrões, e difusão de calor, propriedades elétricas de baterias de lítio-íon, a segurança é afetada por muitos fatores, de modo que os processos de projeto de bateria de lítio-ion e produção complexidade pode ser imaginado, esta pequena série com nossos amigos leitores para descobrir a partir de energia células eventualmente produzir 'bateria' e toda a concepção do processo de produção 'de um material seleccionado' de a.
Desenvolvimento Geralmente, uma bateria de iões de lítio é dividido em vários períodos, o primeiro é o laboratório de pesquisa básica, esta parte é botão aplicável meia célula, ou simplesmente uma bateria macio, o objeto principal desta etapa e do material de teste fórmula de desempenho, por causa da estrutura da bateria não é optimizada, de modo que os resultados aqui obtidos não podem ser directamente aplicado na produção. após o teste inicial e avaliação durante a nível laboratorial, bons materiais e formulações irá ser transferido para a próxima fase - fase piloto, neste necessidade palco para considerar o desempenho geral da bateria, tais como densidade de energia da bateria (a quantidade de revestimento positivo e negativo) e carga rápida, taxa e outras características, e descobriu que problemas do processo de produção em grande escala que pode enfrentar depois, fazer ajustes em tempo. através do processo acima, melhorar a fórmula bateria e tecnologia de produção, produto maduro pode finalmente ser colocado em produção por causa de muitos fatores que afetam o desempenho das baterias de lítio-íon, de modo que o design e produção de cada parâmetro ou o acesso será ter um impacto significativo sobre o desempenho elétrico final e segurança da bateria, por isso precisamos de compreender o material, design e acabamento Para os parâmetros que afetam o desempenho do produto final.
Material da bateria
Um projeto da bateria seria o primeiro material de escolha desde o início, a necessidade de orientar a procura, tais como densidade de energia, características da taxa, ciclo de vida e indicadores de segurança, selecionar os materiais apropriados. Seleção de materiais catódicos, podemos escolher estrutura olivina LiFePO4 Este tipo de material é mais adequado para uso em ônibus que não exigem alta densidade de energia Além disso, existem materiais em camadas de alta capacidade, como NCM e NCA, que são mais adequados para veículos elétricos puros devido ao seu alto custo. estrutura de espinela LiMn2O4 é mais adequado para utilização em veículos híbridos. material do ânodo, a escolha dominante actual é grafite artificial, grafite natural e mesofase estrutura de material de micro esfera de carbono, a capacidade da bateria de corrente do que os indicadores de continuar a melhorar No caso de, também adicionamos uma pequena quantidade de material Si ao material de grafite (geralmente<5%) , 以便提高负极的比容量. 为了改善正负极的导电性, 通常还需要在其中添加少量的导电剂, 目前最常见的导电剂为炭黑类材料, 碳纤维类材料, 以及近几年兴起的碳纳米管和石墨烯类材料.
Além disso, as partículas de material activo de aderir à superfície do colector de corrente também precisa adicionar 1-4% ligante, o ligante presente dois tipos principais de adesivo à base de óleo é uma classe, a classe principal é PVDF Binder, PVDF tem uma estabilidade eletroquímica muito boa, e é atualmente um dos ligantes de baterias de íons de lítio mais utilizados; a outra categoria principal é aglutinantes aquosos, principalmente CMC, e SBR, tipo PAA. Consolidação
Para a bateria de lítio dentro do condutor electrónico para fora, que também necessitam de ser aplicado a coletor positivo e negativo de corrente, principalmente folha de Al e da folha de Cu, cobre folha atual corrente 8um, folha de Al como 15um, mas como a razão entre a bateria de lítio melhorar continuamente energia, os fabricantes começaram a utilizar uma folha de cobre fina e 6um 12um folha de Al, mas a sua fraca resistência, um problema com o uso e propensa a quebrar plissado, etc, por vezes, a fim de reduzir a resistência interna da bateria de iões de lítio, uma aderência melhorada, que vai no cobre ou folha de alumínio revestida sobre a camada de superfície do material de carbono (3-5um), por exemplo, LiFePO 4 revestidos Al sistema de material em folha pode desempenhar um bom efeito.
também é uma parte importante de um diafragma feito de uma bateria de iões de lítio, que tem o papel de electrões de condução de ião isolado, o método comum de corrente para a preparação de um separador divide-se em um processo de estiramento húmido e o processo seco, um processo de estiramento a seco tem custo certas vantagens, mas não é um processo de preparação a seco desenho separador de anisotropia significativa, a resistência em húmido separador em cada direcção substancialmente a mesma, mas o custo é elevado. a fim de aumentar a energia específica da bateria de lítio actual, a espessura do separador continuou desbaste, de forma a garantir a segurança da bateria de iões de lítio, um revestimento separador tornar-se a corrente principal da tendência ao desenvolvimento do separador, um revestimento comum pode ser dividida principalmente em duas categorias, uma é uma camada de óxido inorgânico, tais como Al2O3, MgO, etc. revestimento orgânico pode melhorar significativamente a estabilidade térmica do diafragma, o outro é o separador de revestimento com base de polímero orgânico, como os fabricantes japoneses usam mais separador de revestimento de aramida, pode efetivamente aumentar a antioxidante do separador.
solução de electrólito é uma parte importante da bateria de iões de lítio, a bateria de iões de lítio no interior da peça de condução de Li +, a corrente principal de corrente de iões de lítio electrólito principalmente carbonato à base de solução de electrólito (tipicamente contendo carbonato de pelo menos dois lípidos solventes, tais como CE, DMC, EMC, etc), Li sal normalmente usar LiPF6, um electrólito, a fim de melhorar a qualidade da película sobre a superfície do eléctrodo negativo, que geralmente também adicionar parte do aditivo de formação de película no electrólito, como por exemplo o VC comum, Os eletrólitos desenvolvidos para ânodos de carbono de silicone geralmente também incorporam uma quantidade considerável de FEC para produzir um filme SEI com maior teor de LiF para melhorar a estabilidade do SEI negativo. Além disso, para melhorar a confiabilidade e a segurança das baterias de íons de lítio Nós também adicionaremos uma pequena quantidade de aditivos anti-sobrecarga, aditivos retardantes de chama e outros ingredientes no eletrólito.
2. Produção de eletrodos
Depois de se completar a selecção de materiais, que introduza uma ligação para o lado - a produção de eléctrodos, em primeiro lugar parte-se da bateria de iões de lítio homogeneizado homogeneizado é a chave para a produção de uma bateria de iões de litio, a principal parte activa do homogeneizado de material, um aglutinante e um agente condutor componentes foram misturados numa suspensão homogénea, que geralmente será o primeiro cola dispersão aglutinante, alguns processos terá um agente condutor e uma dispersão de cola adesiva condutora, e, em seguida, a substância activa mistura, alguns processos estará com um material activo e um agente condutor são misturados com a cola, a chave reside na forma como os componentes homogeneizado respectivo uniformemente disperso na suspensão, a fim de alcançar este objectivo requer optimização de processos homogeneizado. com actual a crescente popularidade dos nanomateriais, a fim de melhor dispersão do material em nanoescala, um fabricantes de baterias de iões de lítio ter começado usando aparelho de dispersão de alta velocidade, uma acção de corte de alta velocidade, de modo que uma dispersão mais uniforme da suspensão, além disso, existem também muitos fabricantes para desenvolver materiais Um grande número de aditivos para melhorar a dispersão da pasta.
Após a dispersão da suspensão, o próximo passo é o revestimento de baterias de íons de lítio Atualmente, os processos comuns de revestimento são principalmente de dois tipos: revestimento por rolo e revestimento por pulverização.O equipamento de revestimento a rolo foi gradualmente eliminado, mas o equipamento de revestimento a rolo está bem limpo. A largura do revestimento é fácil de ajustar e apenas uma pequena quantidade de pasta é necessária para completar o revestimento, portanto, há mais aplicações em algumas linhas e laboratórios da China Equipamentos de pulverização, transferência espremendo a polpa do bocal No coletor, o revestimento é completado, o equipamento de pulverização pode usar uma pasta com maior viscosidade e teor de sólidos, e o estado da superfície do eletrodo também é melhor, então a velocidade de revestimento é geralmente controlada a 25-50m. Entre / min, para aumentar a velocidade de secagem é principalmente para aumentar o comprimento do forno.Embora isso irá aumentar o investimento em alguns equipamentos, pode acelerar significativamente o cronograma de produção e reduzir o custo de produção.No entanto, há um limite para o comprimento do forno. A razão é que, à medida que o comprimento do forno aumenta, o controle de tensão do coletor de corrente aumenta, especialmente quando se utilizam coletores ultrafinos com menor intensidade, o que também se torna mais sério. Portanto, não podemos aumentar o comprimento do forno indefinidamente.Além disso, a secagem rápida em altas temperaturas também pode aumentar o fenômeno de distribuição desigual de aglutinantes de PVDF nos eletrodos, resultando em uma diminuição na adesão de substâncias ativas.Por isso, é difícil para nós melhorar continuamente. A temperatura do forno aumenta a velocidade de revestimento do eletrodo, portanto, há um limite para o aumento da velocidade de revestimento.
Imediatamente após o revestimento, a porosidade do eletrodo após a secagem será entre 60-70%. Então, usaremos uma prensa de rolos para rolá-lo para reduzir sua porosidade a cerca de 40%. Isso pode, por um lado, melhorar a bateria A energia específica também pode melhorar significativamente a condutividade e adesão do eletrodo.O diâmetro do rolo da prensa de rolos é geralmente 600-1000mm.O maior diâmetro do rolo pode aumentar o comprimento da zona de compactação do rolo eficaz e retardar o processo de laminação. Isso é especialmente importante para eletrodos espessos (eletrodos grossos podem falhar facilmente devido à sobrecarga de pressão durante o rolamento).
Depois de terminar o eletrodo rolando, precisamos dividir o eletrodo em uma certa largura de acordo com a estrutura da bateria.Então, o eletrodo será seco em um forno a vácuo para remover a umidade participante do eletrodo.É normalmente necessário colocar a água na bateria. O conteúdo é controlado abaixo de 500ppm, de modo a minimizar o efeito da umidade na vida útil e nas reações colaterais das baterias de íons de lítio.
Devido ao espaço limitado, hoje introduzimos principalmente os dois processos de 'seleção de material' e 'revestimento de eletrodo' para a bateria de energia. No próximo artigo, continuaremos a introduzir 'produção de célula única' e 'combinação de bateria'. Processo, fique atento.
