Eine Lithium-Ionen-Batterie ist eine mehrphasige Fluidgemisch Aufschlämmung, die ein aktives Material, leitendes Mittel in einem Festphasen-Trocknungsprozess umfasst, ferner umfassend ein flüssiges Lösungsmittel und das Bindemittel (gelöst in einem Lösungsmittel), die Lithium-Ionen-Batterie die Elektrodenstruktur eine deutliche Wirkung, und andere Studien am Menschen Marcus Müller, Deutschland 卡尔斯鲁尼 University in dem Graphit negativen Elektrode Trocknungsprozess führen zu dem Auftreten von Aggregation der Elektrode aus PVDF Oberfläche gefunden, PVDF Konzentrationsgradienten ist im Innern der Elektrode ausgebildet ist, und getrocknet mit Geschwindigkeit wird in mehr Aggregation PVDF zur Elektrodenoberfläche führen, was den Graphit / Kupfer-Schnittstelle PVDF Bindemittelgehalt, was zu einer schlechten Haftung der aktiven Materials, die Batterieleistungsverschlechterung. Stefan Institute of Technology führen zu niedrigeren 卡尔斯鲁尼Jaiser Mechanismus, des PVDF in dem Trocknungsprozess zu ungleichmäßiger Verteilung führt, ist ein Kapillarphänomen aufgrund der porösen Struktur der Elektrode, die Verdampfung des Lösungsmittels in der Oberflächenschicht, die darunter liegende Kapillarwirkung des Lösungsmittels wird ‚saugen‘ an die Elektrodenoberfläche, was zu einer PVDF-Elektrode Inhomogene Verteilung.
Forschung an der Universität des deutschen Kaerluni schwierig niedrigere Trocknungsgeschwindigkeit zu finden, ist förderlich für eine gleichmäßigere Verteilung von PVDF Haftung der Elektrode zu verbessern, aber die Trocknungsgeschwindigkeit zu gering wird in deutlich geringerer Produktionseffizienz führen und damit blind Verringerung in der tatsächlichen Produktion die Trocknungsgeschwindigkeit ist nicht praktikabel. F. Font et Spanien 加泰罗尼亚 UNIVERSITY dieses Problem zu lösen, wurde ein Lithium-Ionen-Batterieelektrode Trocknungsprozess modelliert, um die zu simulieren Verteilung der internen Elektrode PVDF Klebstofftrocknungsprozesses und des Trocknungsprozesses das Modell unter Verwendung des Verfahrens optimiert ist, verwendet, um die Geschwindigkeit des Trocknungssystems abnimmt, im Falle der Trocknungszeit reduziert wird gewährleistet, relativ gleichförmige Innenelektrode PVDF-Verteilung.
F. Font Elektrode, das in zwei Verfahren getrocknet werden kann: ein Prozess der gleichförmigen Schrumpfung Elektrode), in dem Prozess der allmählichen NMP Lösungsmittel verdampft, die Filmdicke der Aufschlämmung allmählich abnimmt, aber aufgrund der Stabilitätseigenschaften der Elektrodenpaste, so dass noch sehr einheitliche Teilchenverteilung wobei das aktive Material ist, 2) der zweite Prozess ist die Aktivmaterialteilchen voller Kontakt gewesen sind, aber immer noch mehr NMP Lösungsmittel zwischen Aktivmaterialteilchen, NMP Teilchenporosität im anschließenden Trocknungsprozess allmählich verdampft es, Leerräume zwischen den Aktivmaterialteilchen verlassen.
Für den oben beschriebenen Trocknungsverfahren fest F. Font ein eindimensionales Modell, das heißt das Material nur entlang einer Richtung senkrecht zu der Elektrode, dem Schlamm von flüssigen und festen Phasenzusammensetzung (leitfähiges Mittelgehalt Da nur wenige, so elektrisch leitfähig diffundieren Mittel werden nicht separat gezählt, sondern in das leitfähigen Klebemittel in) betrachtet, da weiterhin die thermische Leitfähigkeit der Aufschlämmung sehr hoch ist, so dass es kein F. Font Temperaturgradient in der Aufschlämmung Film ist, um das Modell weiter zu vereinfachen.
Verhaltensanalyse von PVDF in dem Backprozess, F.Font daß PVDF Rolle im Trocknungsprozess hauptsächlich durch zwei Kräfte: 1) Abdampfen des Lösungsmittels verursacht durch viskose Widerstandskräfte, die Schleppfläche der Elektrode in Richtung auf der PVDF; 2 ) Diffusion aufgrund Konzentrationsgradient wird eine höhere Konzentration des PVDF von der Elektrodenfläche der Innenelektrode zurückgeschoben. Studien haben gezeigt, dass, wenn die Konzentration von PVDF nur 77% wird (deg kristallisiert werden.] C während 60), dass in einem ersten Schritt darauf hindeutet die Paste Filmschrumpfung während der Fällungs Trocknen wird die Konzentration von PVDF, PVDF als NMP nicht erreicht wurde aus den Poren zwischen den Partikeln eingedampft und zwischen der Kristallisation in dem zweiten Schritt des Trocknens auftritt.
Bei der Untersuchung des Materialtransports im Trocknungsprozess müssen wir einen wichtigen dimensionslosen Parameter Pe (Pe = vl / D, wobei v die charakteristische Geschwindigkeit ist, l ist die Länge des Merkmals, D ist der Diffusionskoeffizient), Pe steht für Das Verhältnis von Konvektions- und Diffusionstransport im Materialtransport: Wenn Pe zunimmt, steigt der Anteil der Konvektion und der Anteil des Diffusionstransports F. Font Dividiert den Trocknungsprozess in eine langsame Trocknung entsprechend dem Wert von Pe. <<1) 和快速烘干过程 (Pe>> 1).
Während des langsamen Trocknungsprozesses (Pe<<1) 中, 粘结剂浓度随时间的变化如下式所示, 由于烘干过程中物质的扩散输送速度要快于对流输送速度, 因此PVDF粘结剂在电极内部并不会形成浓度梯度, 从而形成PVDF粘结剂均匀分布的电极.
Bei dem Verfahren des schnellen Trocknens (Pe >> 1) wird Konvektionsdiffusion der dominierende Faktor, so dass die Konzentration von PVDF-Klebstoff an verschiedenen Stellen innerhalb des Aufschlämmungsfilms durch die folgende Formel ausgedrückt werden kann: Im Fall von Hochgeschwindigkeitstrocknen bei Konvektion Unter der Wirkung des Klebstoffs wird auf die Oberfläche der Elektrode gebracht, was zu einem signifikanten Konzentrationsgradienten innerhalb der Elektrode führt.
Wo A (t) ist gegeben durch
Die folgende Abbildung zeigt die Trocknung bei niedriger Geschwindigkeit (charakteristische Geschwindigkeit v = 1.25x10-7m / s, Pe = 0,1) und Schnelltrocknung (Sondergeschwindigkeit v = 1,25x10-5m / s, Pe = 10) In den beiden Extremfällen ist die Verteilung der PVDF-Konzentration innerhalb der Elektrode in Z-Richtung zu verschiedenen Zeitpunkten bei einer fünfmaligen langsamen Trocknung (unter a) zu sehen Die berechneten Konzentrationskurven sind fast flach, was darauf hinweist, dass sich die PVDF-Konzentration in der Elektrode in Z-Richtung sehr wenig ändert. Betrachten wir die Hochgeschwindigkeitstrocknung: Wir sehen die PVDF-Konzentration auf der Elektrodenoberfläche im Laufe der Zeit. Schnell steigend (Anstieg des Kurvenendes) und die Konzentration von PVDF-Klebstoff an der Grenzfläche zwischen aktivem Material und Cu-Folie ist sehr niedrig, was darauf hinweist, dass Hochgeschwindigkeits-Trocknung einen sehr signifikanten Konzentrationsgradienten innerhalb der Elektrode erzeugt.
Aus der obigen Analyse ist es nicht schwer zu erkennen, dass eine niedrigere Trocknungsgeschwindigkeit zu einer gleichmäßigeren Verteilung von PVDF beiträgt, aber in der praktischen Produktion ist die Produktionseffizienz auch ein wichtiger Gesichtspunkt für uns. Daher müssen wir ein geeigneteres Trocknungssystem entwerfen. Es kann nicht nur den internen PVDF-Konzentrationsgradienten reduzieren, sondern auch die Trocknungseffizienz verbessern.F.Font vergleicht die folgenden drei Trocknungssysteme: Das erste ist die konstante Trocknungsrate und das zweite ist die inkrementelle Trocknungsrate. Die drei sind dekrementale Trocknungsraten.Von den Berechnungsergebnissen in der folgenden Figur kann das abnehmende Trocknungssystemeine gleichmäßigere PVDF-Konzentrationsverteilung erreichen, während das inkrementelleTrocknungssystem den größten PVDF-Klebstoffkonzentrationsgradienten erhaltenwird. Es zeigt, dass wir, um eine gleichmäßigere Verteilung von PVDF in der tatsächlichen Produktion zu erhalten, ein Trocknungssystem mit abnehmender Geschwindigkeit verwenden sollten.
Die ungleichmßige Verteilung von PVDF-Klebstoffen, die durch den Trocknungsprozeß verursacht wird, stellt ein Problem dar, das uns seit vielen Jahren beschäftigt.Weil alle wissen, daß eine Verringerung der Trocknungsgeschwindigkeit die Gleichmßigkeit des Klebstoffes verbessern kann, wird dieses Verfahren häufig in der praktischen Produktionsproduktion eingesetzt. Da F. Font nicht in der Lage ist zu adoptieren, können wir hoffen, diesen Widerspruch in Einklang zu bringen: Durch die Verwendung eines geschwindigkeitsverringernden Trocknungssystems ist es möglich, die gleichmäßige Verteilung von PVDF in der Elektrode sicherzustellen und die Trocknungszeit effektiv zu reduzieren. Win-Win für Qualität und Effizienz.
