En la producción industrial, la pieza polar de la batería de litio generalmente se compacta mediante el laminado continuo de la máquina de rodillo, el proceso se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Diagrama esquemático del proceso de laminación de la pieza polar
Después de piezas polares de la compactación, la porosidad de revestimiento del valor inicial y epsilon; c, 0 se convierte y epsilon; c antes de que el artículo "base de litio pieza polar resolución rodillo de prensa" mencionado: un ion de litio pieza polar de la batería. El proceso de compactación también sigue la fórmula del índice (1) en el campo de la metalurgia del polvo, que revela la relación entre la densidad de recubrimiento o la porosidad y la carga de compactación.
(1)
Cuando, ρc, 0 es el valor inicial de la densidad de revestimiento, pc es la densidad del recubrimiento compactado qL es la línea de acción de la carga en la pieza de polo, (2) se calcula por la fórmula:
qL = FN / WC (2)
FN es la fuerza de laminado que actúa sobre las piezas polares, el WC es la anchura de las piezas polares del recubrimiento. Ρc, max y? C puede obtenerse mediante el ajuste de los datos experimentales, respectivamente, se puede lograr una densidad máxima de embalaje en condiciones del proceso de recubrimiento y revestimiento Impedancia real laminada.
Convierta la densidad de compactación en porosidad, y la fórmula exponencial (1) se transforma en la fórmula (3):
(3)
Las referencias a '1' de acuerdo con el modelo de proceso de compactación anteriormente, los efectos de diferentes sustancias activas, los efectos de diferentes densidades en porosidad de la superficie de compactación de la pieza polar. La distribución del tamaño de partícula y la morfología de las materias primas y otros parámetros como se muestra en la Tabla 1, preparados la pieza polar y la densidad superficial de la composición y otros parámetros como se muestra en la tabla 2. No.1 es una mezcla de dos tamaños de partícula diferentes de nCA1 y NCA2, No.2-5 son nCA1, NCM811, NCM622, NCM111, cinco activo diferentes materiales, la misma densidad de superficie y la composición de la suspensión, recubierto solo 223g / m2. olla No.6-12 fueron suspensión recubiertas con una densidad de área diferente. No.13-15 otra reportados en la literatura.
Porosidad inicial y predicción de porosidad mínima
Durante incompresibles partículas duras esféricas sencilla porosidad pila cúbico de 47,64% de iones de litio pieza polar de la batería teórica, práctica No.1-5 y 7-12 son sustancialmente la porosidad inicial 42-48%, el valor teórico ligera desviación, que principalmente no es aspecto ideales partícula esférica, por otro lado también afectan el aglutinante de revestimiento y un agente conductor. No.6 y la porosidad inicial de 13-15 es relativamente alta, No.6 porque los resultados iniciales de densidad de superficie en una porosidad relativamente baja, y piezas polares de ver desde No.6-12, como el de un solo lado densidad electrodo, la porosidad inicial se reduce gradualmente, pero la amplitud se reduce más pequeño. capa gruesa se secó proceso, será inferior se aplica la gravedad superior, el revestimiento sea mayor densidad. No.13-15 porosidad inicial es alta debido a las piezas polares superior aglutinante y un contenido de agente conductor, la porosidad del revestimiento es mayor. Además, la morfología del material activo también afectará la porosidad inicial.
Figura 2 Porosidad inicial y porosidad mínima pronosticada
En la Figura 2, también se predice la porosidad más baja, que incluye:
(1) La porosidad mínima obtenida en el experimento con una separación mínima entre cilindros de 25 micras y epsilon; C, min_a,
(2) Ajuste de la porosidad y épsilon mínimos previstos; C, min_e según la fórmula (3)
(3) & epsilon; C, min_p = p ∙ & épsilon; C, suponiendo p = 0,4 porosidad mínima pronosticada.
cubo de apilamiento simple era 47,64% de porosidad, la porosidad de la pila de empaquetamiento compacto cúbico de 25,95%, asumiendo que el proceso de compactación, las partículas simplemente el modo de apilamiento de la pila de cubos HCP apilado, entonces p = 0,54. Considere Para la desviación entre la situación real y la teoría, es razonable tomar P = 0,4.
El y epsilon; C, min_p = p ∙ y epsilon; C, suponiendo una porosidad mínima p = 0,4 se aplica al modelo de predicción proceso de compactación, la ecuación (3) se convierte en la ecuación (4):
(4)
Efecto del tipo de sustancia activa en la impedancia de compactación γ
La figura 3 es una vista posterior de compactación diferentes sustancias activas No.1-5 pieza polar porosidad - la relación entre la carga de línea, en el que el punto de datos es un valor experimental, la línea es de acuerdo a la fórmula (4) curva ajustada para explicación clara. efecto y variable de error aleatorio es cada número generado, estadísticamente los datos de diferencia con su punto correspondiente en la línea de regresión en dichos residuos de posición, los residuos después de cada llamados suma residual de cuadrados cuadrados juntos, representa un azar efecto de los errores. NCM111 NCA durante la compactación y similares polo variación pieza porosidad, bajo la misma carga, la NCM111 inferior algo de porosidad. NCA y dos tipos de partículas mezcladas de diferente distribución de tamaño de partícula, pequeñas partículas Relleno entre partículas grandes, menor densidad de compactación.
NCM111, NCM622, comparativo NCM811 tres materiales, piezas NCM811 polares como la carga aumenta, la porosidad disminuye rápidamente comenzaron, debido a su diámetro de partícula más grande, la porosidad inicial es también más grande.
Fig. 3 Relación entre la porosidad y la carga lineal de diferentes materiales activos: el valor experimental y la línea ajustada de la fórmula (4), χ2 representa la suma de los residuos al cuadrado.
Estos cinco material de compactación datos a través de la ecuación (4) obtenido mediante el ajuste de la compactación impedancia gamma muestra en la Figura 4. El recubrimiento? C que muestra resistencia contra proceso de compactación impedancia de compactación, mayor es su valor, más difíciles piezas polares compactación , si la pieza polar a compactar son cierta porosidad, mayor será la mayor es la necesidad de carga de línea yC. observarse en la Figura 4, NCA la mezcla de dos tipos de partículas, pequeñas partículas en partículas más grandes entre compactado llenando piezas polares más fáciles El NCM811 es más grande y más fácil de compactar.
Figura 4 Impedancia de compactación de varios materiales
Efecto de la densidad de área en la impedancia de compactación γ
piezas polares No.6-12, el recubrimiento la densidad de superficie de 80 g / m2 se aumentó gradualmente a 285 g / m2, la porosidad del recubrimiento y la relación de compactación de carga línea de carga correspondiente se muestra en la Figura 5, los puntos de datos son valor de la prueba experimental curvas son según la fórmula (4) obtenido mediante el ajuste de la curva. para No.6-8, bajo recubierto densidad pieza polar lado, la porosidad inicial es relativamente alta, el proceso de compactación, como se incrementa la carga, la compactación pendiente de impedancia cae grande, y la compactación de la pendiente descendente de la No.9-12 impedancia aumentó la densidad de área, para reducir la porosidad inicial del revestimiento, cuando la carga aumenta también es menor.
Fig. 5 Relación de carga por línea de porosidad de diferentes piezas polares de densidad compactada: puntos de datos experimentales y curvas de ajuste
El ajuste de curvas puede ser de varias piezas polares de la compactación de la impedancia, la superficie de compactación y la impedancia de recubrimiento γ densidad MC trazan relación entre el análisis, que se muestra en la Figura 6. γ impedancia compactación y lineal de densidad areal relación :. γ = μ * MC, serie No.6-12 de experimentos en el presente documento, μ = 1.31kN · m / g con el aumento de densidad de área, compactado cada vez más difícil para el revestimiento de diferentes sustancias activas, la presión. El factor de influencia de densidad de superficie μ del modelo de proceso real se enumera en la Tabla 3.
Figura 6: relación lineal entre la impedancia compactada y la densidad de área
Tabla 3 Factor de influencia de densidad superficial μ de Impedancia compactada de diferentes sustancias activas
Modelo de proceso de compactación de piezas polares
Basado en el análisis anterior, teniendo en cuenta el tipo de material activo, la distribución del tamaño de partícula y la morfología, la densidad de superficie del recubrimiento y otros factores, el modelo de batería pieza proceso de compactación polo de iones de litio:
(5)
En donde, p = & epsilon; C, min / y epsilon; C, 0 representa la pieza polar porosidad mínima y epsilon; C, min porosidad inicial y epsilon; C, una proporción de 0, relacionada con el tipo y la morfología de las partículas, para partículas esféricas generalmente p = 0,4. γ = μ * MC representa las piezas polares impedancia compactación, caracterizado compactación dificultad pieza de polo, y la densidad superficial de la capa asociado con la MC, la densidad superficial de las impedancias diferentes compactados factor activo El valor de μ se muestra en la Tabla 3.
En el artículo "Principios y procesos del rodillo de polo de batería de litio", se introducen tres rodillos de polo de batería de iones de litio de uso común y sus características de proceso: Molino de piezas de presión espiral manual, bomba de refuerzo de gas y líquido piezas polares molino de compresión, las piezas polares presurizados molino de servo hidráulico., en el que una bomba de refuerzo pieza polar rodillo de compactado lámina de electrodo líquido a presión, el dispositivo de ajuste de parámetros del cilindro hidráulico no está completamente fuerza F que actúa sobre las piezas polares Durante la laminación de la pieza polar, la presión F del cilindro hidráulico se descompone en la fuerza que actúa sobre la cuña entre los rodillos superior e inferior y la fuerza de rodadura efectiva que actúa sobre la pieza polar. Se requiere atención especial al aplicar el modelo de proceso de compactación.
Este documento resume y resume los experimentos del proceso de compactación de varios materiales comunes de cátodos de baterías de iones de litio, y propone parámetros del modelo de proceso, predicción y optimización de los parámetros del proceso, pero el proceso real es a menudo más complicado. .
