In der industriellen Produktion wird das Lithiumbatterie-Polstück im Allgemeinen durch kontinuierliches Walzen der Walzenmaschine verdichtet, das Verfahren ist in 1 gezeigt.
Abbildung 1 Schematische Darstellung des Polschuhwalzprozesses
Nach dem Verdichten Polstücke, die Beschichtung Porosität des Anfangswertes & egr; c, 0 wird & egr; C vor dem Artikel „Lithium Basispolstück Walzenpresse resolution“ erwähnt: ein Stück Lithiumion Batteriepol. Der Verdichtungsprozess folgt auch der Indexformel (1) auf dem Gebiet der Pulvermetallurgie, was die Beziehung zwischen der Beschichtungsdichte oder der Porosität und der Verdichtungsbelastung zeigt.
(1)
Wo, ρc, 0 ist der Anfangswert der Beschichtungsdichte, PC ist die Dichte des kompaktierten Beschichtungs qL ist die Wirkungslinie der Last auf dem Polstück (2) durch die Formel berechnet wird:
qL = FN / WC (2)
FN die Walzkraft auf den Polstücken wirkenden ist das WC die Breite der Polstücke der Beschichtung. Ρc, max und & gamma; c können durch Anpassung der experimentellen Daten, die jeweils erhalten werden, eine maximale Packungsdichte unter den Bedingungen des Beschichtungsverfahrens und die Beschichtung kann erreicht werden, Laminierte reale Impedanz.
Konvertiere die Verdichtungsdichte in Porosität und die Exponentialformel (1) wird in die Formel (3) umgewandelt:
(3)
Bezugnahmen auf ‚1‘ nach dem obigen Verdichtungsprozessmodell, Wirkungen verschiedenen Wirkstoffe, die Wirkung unterschiedlicher Dichten auf Kompaktierung Oberflächenporosität des Polstücks. Die Partikelgrößenverteilung und Morphologie der Rohstoffe und anderen Parameter, wie in Tabelle 1 gezeigt, zubereitet das Polstück und die Oberflächendichte der Zusammensetzung und andere Parameter, wie in Tabelle 2 gezeigt No.1 ist eine Mischung aus zwei verschiedenen Teilchengrßen von NCA1 und NCA2, No.2-5 sind NCA1, NCM811, NCM622, NCM111, fünf aktive verschiedene Materialien, die gleiche Oberflächendichte und die Zusammensetzung des Schlamms, einfach beschichteten 223g / m2. No.6-12 Töpfe Aufschlämmung wurden mit einer unterschiedlichen Flächendichte beschichtet. No.13-15 andere in der Literatur berichten.
Anfangsporosität und minimale Porositätsprognose
Über inkompressiblen kugelförmigen teilige harte Partikel einfachen kubischen Stapel Porosität von 47,64% der Theorie, praktisch Lithiumion Batteriepol Nr.1-5 und 7-12 sind im wesentlichen die anfängliche Porosität 42-48%, der theoretischen Wert leichte Abweichung, die vor allem nicht ideal sphärischer Partikel Aspekt ist, wirkt sich auf der anderen Seite auch die Beschichtung Bindemittel und ein leitfähiges Mittel. No.6 und die anfängliche Porosität von 13-15 ist relativ hoch, No.6 weil die anfänglichen Ergebnisse Oberflächendichte in einer relativ niedrigen Porosität und Polstücke aus No.6-12, als einseitiger Elektrodendichte zu sehen, wird die anfängliche Porosität allmählich verringert, jedoch wird die Amplitude verringert kleine. dicke Beschichtung wurde getrocknet, Dabei wird die obere Schwerkraft angewandt senken, wobei die Beschichtung mit höherer Dichte sein. No.13-15 anfängliche Porosität wegen des höheren Polstücke Bindemittel hoch ist, und ein leitfähigen Mittelgehaltes, die Porosität der Beschichtung höher ist. Zusätzlich beeinflusst die Morphologie des aktiven Materials auch die anfängliche Porosität.
Abbildung 2 Anfängliche Porosität und vorhergesagte minimale Porosität
In Abbildung 2 wird auch die niedrigste Porosität vorhergesagt, einschließlich:
(1) Die minimale Porosität, die in dem Experiment mit einem minimalen Walzspalt von 25 Mikron & epsi; C, min_a, erhalten wurde,
(2) Anpassen der vorhergesagten minimalen Porosität & epsi; C, min_e gemäß Formel (3)
(3) & epsi; C, min_p = p & epsi; C, unter Annahme von p = 0,4 vorhergesagter minimaler Porosität.
Einfacher Stapelwürfel 47,64% Porosität, die Porosität der kubisch dicht gepackten Stapel von 25,95%, den Verdichtungsprozess vorausgesetzt, die Teilchen einfach Modus aus dem Stapel des Würfels stapeln HCP Stapel, dann p = 0,54. Betrachten Zur Abweichung zwischen der tatsächlichen Situation und der Theorie ist es vernünftig, P = 0,4 zu nehmen.
Die & egr; C, min_p = p ∙ & egr; C, eine minimale Porosität p = 0,4 bis unter der Annahme des Verdichtungsprozesses Vorhersagemodell angewandt wird, die Gleichung (3) wird Gleichung (4):
(4)
Wirkung des Wirkstofftyps auf die Verdichtungsimpedanz γ
Figur 3 ein Rück Nr.1-5 verschiedene Wirkstoffe Polstück Porösität Kompaktierung - die Beziehung zwischen Linienlast, wobei der Datenpunkt ist ein experimenteller Wert, wird die Leitung nach der Formel (4) ausgestattet Kurve für klare Erklärung. Wirkung und zufällige Fehlervariable ist jede erzeugte Zahl, statistisch die Differenzdaten mit seinem entsprechenden Punkt auf der Regressionsgeraden in der Positionsrestwerte, die Residuen nach jedem Quadrat zusammen Restquadratsumme genannt wird, es eine zufällige darstellt Auswirkung von Fehlern. NCM111 NCA während des Verdichtens und ähnliches Stück Porosität Variation pole, unter der gleichen Last, die untere NCM111 etwas Porosität. NCA und zwei Arten von gemischten Partikeln unterschiedlicher Partikelgrößenverteilung, kleine Teilchen Füllung zwischen großen Partikeln, geringere Verdichtungsdichte.
NCM111, NCM622, Vergleich NCM811 drei Materialien, NCM811 Polstücke wenn die Last zunimmt, nimmt die Porosität schnell gestartet, die aufgrund ihres größeren Partikeldurchmesser, ist die anfängliche Porosität auch größer.
Abb. 3 Beziehung zwischen Porosität und Linienbelastung verschiedener aktiver Materialien: Der experimentelle Wert und die angepasste Linie der Formel (4), χ2, stellen die Summe der quadrierten Reste dar.
Diese fünf Materialdaten über die Gleichung Kompaktierung (4), erhalten durch die Impedanzverdichtungs Einpassen y in Figur 4. Die Beschichtung yc zeigt Beständigkeit gegen Kompaktierung Impedanzverdichtungsprozess, der größer ist sein Wert die schwierigeren Kompaktierung Polstücke gezeigt sind gewisse Porosität, die größer, je größer die Notwendigkeit von yC Linienlast, wenn der Polschuh aus Figur 4, NCA zwei Arten von Teilchen gesehen verdichtet werden. kompaktierten einfache Polstücke Befüllen kleine Partikel zwischen größeren Teilchen Mischen Der NCM811 ist größer und einfacher zu komprimieren.
Abbildung 4 Verdichtungsimpedanz mehrerer Materialien
Einfluss der Flächendichte auf die Verdichtungsimpedanz γ
No.6-12 Polstücke, das Beschichten der Oberflächendichte von 80 g / m2 wurde zu 285g / m2, die Beschichtung Porosität und die entsprechenden Lastlinienlast Verdichtungsverhältnis in 5 Datenpunkte sind experimentelle Prüfwert gezeigt allmählich erhöht Kurven der Formel gemäß (4), erhalten durch die Kurvenanpassung. für No.6-8 niedriger Dichte Seiten Polstück beschichtet, die anfängliche Porosität relativ hoch ist, das Verdichtungsverfahren, da die Last erhöht wird, Verdichtung die Impedanz abfallende Flanke Groß, während die Oberflächendichte von Nr. 9-12 zunimmt, nimmt die Anfangsporosität der Beschichtung ab und die Steigung der Verdichtungsimpedanz nimmt ab, wenn die Belastung zunimmt.
Abb. 5 Porositäts-Linien-Last-Beziehung verschiedener verdichteter Polstücke: experimentelle Datenpunkte und Anpassungskurven
Kurvenanpassung der verschiedenen Polstücke des Impedanzverdichtungs sein kann, die Verdichtungsfläche und die Beschichtungs Impedanz γ MC Dichte aufgetragen Beziehung zwischen Analyse, dargestellt in Figur 6. Verdichtungs Impedanz γ und Flächendichte linear Beziehung :. γ = μ * MC, No.6-12 Reihe von Experimenten, die hierin, μ = 1.31kN · m / g mit zunehmender Flächendichte, kompaktiert immer schwieriger für die Beschichtung verschiedenen Wirkstoffe, Druck. Der Oberflächendichteeinflussfaktor μ des realen Prozessmodells ist in Tabelle 3 aufgeführt.
Abbildung 6: Lineare Beziehung zwischen verdichteter Impedanz und Flächendichte
Tabelle 3 Oberflächen-Dichte-Einfluss-Faktor & mgr; der kompaktierten Impedanz verschiedener aktiver Substanzen
Polstück-Verdichtungsprozessmodell
Gemäß der obigen Analyse, unter Berücksichtigung der Arten von Wirkstoffen, der Morphologie und der Teilchengrößenverteilung und der Oberflächendichte der Beschichtung, ist das Verfahren des Polierens des Lithium-Ionen-Batteriepolstücks wie folgt:
(5)
Wobei p = & egr; C, min / & egr; C, 0 stellt den Polschuh minimale Porosität & egr; C, min anfängliche Porosität & egr; C, mit einem Verhältnis von 0, bezogen auf die Art und die Morphologie der Teilchen, die für sphärische Partikel im allgemeinen p = 0,4. = γ μ * repräsentiert die Impedanz MC Stücke Kompaktierung polt, dadurch Kompaktierung Schwierigkeit Polstück, und die Oberflächendichte der Beschichtung mit der MC zugeordnet ist, die Oberflächendichte der kompaktierten unterschiedlichen Impedanzen aktiver Faktor Der Wert von μ ist in Tabelle 3 gezeigt.
In dem Artikel "Prinzipien und Prozesse von Lithium-Batterie-Polrollen" werden drei häufig verwendete Lithium-Ionen-Batterie-Polrollen und ihre Verfahrenseigenschaften vorgestellt: Manueller Spiraldruckpolstückmühle, Gas-Flüssigkeits-Druckerhöhungspumpe Drucktyp-Polschuhwalzwerk, hydraulisches Servodruckpolschuhwalzwerk. Wenn das Druckpolschuhwalzwerk mit Gas-Flüssigkeits-Zusatzpumpe das Polstück verdichtet, wird der durch den Ausrüstungsparameter eingestellte Hydraulikzylinderdruck F nicht vollständig auf das Polstück aufgebracht. Während des Polschuhwalzens wird der hydraulische Zylinderdruck F in die auf das Keileisen wirkende Kraft zwischen der oberen und der unteren Walze und die auf das Polstück einwirkende effektive Walzkraft zerlegt, wobei bei der Anwendung des Verdichtungsverfahrensmodells besondere Aufmerksamkeit erforderlich ist.
Dieses Papier fasst die Verdichtungsprozessexperimente mehrerer gängiger Kathodenmaterialien für Lithiumionenbatterien zusammen und fasst sie zusammen, und schlägt Prozessmodellparameter, Vorhersage und Optimierung von Prozessparametern vor, aber der tatsächliche Prozess ist oft komplizierter. Dieses Papier dient nur als Referenz. .
