Una batteria agli ioni di litio è una sospensione fluida miscela multifase, che comprende un materiale attivo, agente conduttivo in fase solida, comprendente inoltre un solvente liquido e il legante (in sciolto in un solvente), la batteria agli ioni di litio l'essiccazione la struttura elettrodica un impatto significativo, e altri studi sull'uomo Marcus Müller, Germania 卡尔斯鲁尼 Università trovato nel processo elettrodo essiccazione negativo grafite porta al verificarsi di aggregazione dell'elettrodo superficie di PVDF, gradiente di concentrazione PVDF è formata all'interno dell'elettrodo, ed essiccato con velocità si tradurrà in più aggregazione PVDF alla superficie dell'elettrodo, che porterà a ridurre il contenuto di grafite / rame interfaccia PVDF legante, con conseguente scarsa adesione del materiale attivo, il deterioramento delle prestazioni della batteria. Stefan Institute of Technology 卡尔斯鲁尼meccanismo Jaiser che conduce alla distribuzione non uniforme della PVDF nel processo di essiccazione è un fenomeno capillare a causa della struttura porosa dell'elettrodo, l'evaporazione del solvente nello strato superficiale, l'azione capillare sottostante del solvente si 'succhiare' alla superficie dell'elettrodo, causando un elettrodo PVDF distribuzione non uniforme del fenomeno.
La ricerca presso l'Università del Kaerluni tedesca difficile trovare più basso tasso di essiccazione è favorevole ad una distribuzione più uniforme del PVDF per migliorare l'adesione dell'elettrodo, ma la velocità di asciugatura è troppo basso si tradurrà in significativamente più bassa efficienza produttiva, e quindi ridurre ciecamente il tasso di essiccazione nella produzione attuale è impraticabile. F. et caratteri Spagna 加泰罗尼亚 UNIVERSITY per risolvere questo problema, un processo di essiccazione elettrodo batteria agli ioni di litio è stato modellato per simulare la distribuzione del processo di essiccazione adesivo PVDF elettrodo interno e il processo di essiccazione utilizzando il modello del processo è ottimizzato, diminuendo la velocità del sistema di essiccamento impiegato, nel caso di ridurre il tempo di asciugatura assicura elettrodo interno relativamente uniforme distribuzione di PVDF.
F. carattere elettrodo che può essere essiccato in due processi: un processo di elettrodo ritiro uniforme), nel processo di gradualmente NMP solvente evapora, lo spessore della pellicola della sospensione diminuisce gradualmente, ma a causa delle caratteristiche di stabilità della pasta elettrodo in modo che in cui il materiale attivo è ancora distribuzione granulometrica molto uniforme, 2) il secondo processo è le particelle di materiale attivo sono stati pieno contatto, ma ancora più NMP solventi tra le particelle di materiale attivo, NMP porosità delle particelle nel successivo processo di essiccazione gradualmente evapora, lasciando vuoti tra le particelle di materiale attivo.
Un modello unidimensionale per il processo di essiccazione sopra menzionato F. Il carattere è stabilito, ovvero la diffusione del materiale procede solo nella direzione degli elettrodi verticali e la sospensione è composta da una fase liquida e una fase solida (poiché il contenuto dell'agente conduttivo è piccolo, la conduttività agenti non sono considerati separatamente, ma nella agente adesivo conduttivo è considerata a), Inoltre, poiché la conduttività termica della sospensione è molto elevata, in modo che non v'è alcun gradiente di temperatura F. caratteri nel film slurry, per semplificare ulteriormente il modello.
Analisi del comportamento del PVDF nel processo di cottura, che F.Font ruolo PVDF nel processo di essiccazione principalmente da due forze: 1) evaporazione del solvente causata da forze di resistenza viscose, la superficie resistenza dell'elettrodo verso il PVDF; 2 L'effetto di diffusione causato dal gradiente di concentrazione, il PVDF viene respinto dalla superficie dell'elettrodo con una maggiore concentrazione all'interno dell'elettrodo.Studi hanno dimostrato che il PVDF cristallizza solo quando la concentrazione raggiunge il 77% (a 60 ° C), il che dimostra che nel primo passaggio essiccazione del film di restringimento pasta durante la precipitazione non raggiungerà la concentrazione di PVDF, PVDF come NMP venne evaporato dai pori tra le particelle e tra la cristallizzazione avviene nella seconda fase di essiccamento.
Nello studio del trasporto del materiale nel processo di essiccazione, è necessario utilizzare un importante parametro adimensionale Pe (Pe = vl / D, dove v è la velocità caratteristica, l è la lunghezza della caratteristica, D è il coefficiente di diffusione), Pe sta per Il rapporto tra trasporto di convezione e diffusione nel trasporto di materiale: quando Pe aumenta, aumenta la proporzione della convezione e diminuisce la proporzione del trasporto di diffusione F. Font Divide il processo di essiccazione in lenta essiccazione in base al valore di Pe. <<1) 和快速烘干过程 (Pe>> 1).
Durante il processo di essiccazione lenta (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.
Nel processo di essiccazione rapida (Pe >> 1), la diffusione della convezione diventa il fattore dominante, quindi la concentrazione di adesivo PVDF in diverse posizioni all'interno del film slurry può essere espressa dalla seguente formula: Nel caso di essiccazione ad alta velocità, in convezione Sotto l'effetto dell'adesivo verrà portato alla superficie dell'elettrodo, risultando in un significativo gradiente di concentrazione all'interno dell'elettrodo.
Dove A (t) è dato da
La figura seguente mostra l'asciugatura a bassa velocità (velocità caratteristica v = 1,25x10-7m / s, Pe = 0,1) e asciugatura ad alta velocità (velocità speciale v = 1,25x10-5m / s, Pe = 10) Nei due casi estremi, la distribuzione della concentrazione di PVDF all'interno dell'elettrodo nella direzione Z in diversi punti temporali può essere vista nel caso di un'essiccazione a bassa velocità (sotto a) in cinque volte Le curve di concentrazione calcolate sono quasi piatte, a indicare che la concentrazione di PVDF all'interno dell'elettrodo cambia molto poco nella direzione Z. Diamo un'occhiata all'essiccazione ad alta velocità. Vediamo la concentrazione di PVDF sulla superficie dell'elettrodo nel tempo. L'innalzamento rapido (ribaltamento dell'estremità della curva) e la concentrazione dell'adesivo PVDF all'interfaccia tra il materiale attivo e la lamina di rame sono molto bassi, a indicare che l'essiccazione ad alta velocità produce un gradiente di concentrazione molto significativo all'interno dell'elettrodo.
Dall'analisi di cui sopra, non è difficile vedere che una minore velocità di essiccazione favorisce una distribuzione più uniforme del PVDF, ma nella produzione pratica, anche l'efficienza produttiva è una considerazione importante per noi, pertanto è necessario progettare un sistema di asciugatura più adatto. Può non solo ridurre il gradiente di concentrazione interno del PVDF, ma anche migliorare l'efficienza di asciugatura F.Font confronta i seguenti tre sistemi di asciugatura: il primo è il tasso di asciugatura costante e il secondo è il tasso di asciugatura incrementale. I tre sono tassi di essiccazione decrescenti: dai risultati del calcolo nella figura seguente, il sistema di essiccazione decrescente può raggiungere una distribuzione di concentrazione di PVDF più uniforme, mentre il sistema di essiccazione incrementale otterrà il più grande gradiente di concentrazione di adesivo PVDF. Dimostra che per ottenere una distribuzione più uniforme del PVDF nella produzione effettiva, dovremmo usare un sistema di asciugatura con velocità decrescente.
La distribuzione non uniforme degli adesivi PVDF causati dal processo di essiccazione è un problema che ci affligge da molti anni, anche se tutti sanno che abbassando la velocità di essiccazione si può migliorare l'uniformità dell'adesivo, questo metodo viene spesso utilizzato nella pratica produzione di efficienza. Non potendo adottare, il lavoro di F. Font ci consente di vedere la speranza di conciliare questa contraddizione: adottando un sistema di asciugatura decrescente, è possibile garantire la distribuzione uniforme del PVDF nell'elettrodo e ridurre efficacemente il tempo di asciugatura. Win-win per qualità ed efficienza.
