Como preparar uma pasta catódica de bateria de lítio de bom desempenho?

Substância ativa

Como principal componente ativo eletroquímico na pasta positiva, a substância ativa determina as propriedades básicas da bateria, como tensão e densidade de energia, e é a alma central do sistema de pasta. Propriedades como distribuição de tamanho de partícula, área superficial específica, valor de pH ou valor de base residual da substância ativa podem afetar a estabilidade da pasta.

Distribuição do tamanho das partículas: o tamanho das partículas e a distribuição do tamanho das partículas da substância ativa são fatores importantes no processo de pasta. Quanto menor for o tamanho das partículas da substância ativa, maior será a viscosidade da fase contínua, mais fraca será a estratificação da pasta causada pela gravidade e melhor será a estabilidade do sistema de suspensão. Porém, quando o tamanho das partículas é reduzido a um determinado tamanho pequeno, a força de ligação entre as partículas torna-se o efeito principal, e o fenômeno de aglomeração ocorrerá entre as partículas, o que não conduz à estabilidade do sistema. Portanto, na dispersão da pasta, o tamanho da partícula não é quanto mais fino melhor, mas sim distribuí-la em uma faixa estreita de tamanho, para atingir o equilíbrio mútuo de sucção e repulsão, de modo a garantir a estabilidade da pasta sistema.

Área de superfície específica: é um fator importante que afeta o desempenho da célula, quanto maior a área de superfície específica, melhor o desempenho eletroquímico da célula, o que se reflete diretamente na menor resistência interna da bateria, mais fácil de reproduzir a capacidade, melhor desempenho do ciclo e desempenho da taxa. No entanto, uma área superficial específica muito grande aumenta a adesão da amostra na pasta, o que não conduz à dispersão das partículas.

Valor de pH ou valor de base residual: O valor do pH em si não afeta a estabilidade da pasta, mas o ambiente alcalino tem maior impacto no aglutinante, o que levará a alterações na estrutura do próprio aglutinante. Em particular, devido ao excesso de sal de lítio no processo de síntese, o excesso de sal de lítio é calcinado em alta temperatura para produzir óxido de lítio (Li), que reage com água (H2O) e dióxido de carbono (CO2) no ar para produzir hidróxido de lítio (LiOH) e carbonato de lítio (Li2CO3), que permanece na superfície do material, o que fará com que o valor de pH do material fique mais alto.

Agente aglutinante

A principal função do aglutinante na pasta é ligar a substância ativa, o agente condutor e o coletor de fluido, melhorar o contato eletrônico entre o material ativo do eletrodo e o agente condutor e o coletor de fluido e fornecer um suporte estável para o sistema de pasta. O fluoreto de polivinilideno (PVDF) é agora amplamente utilizado na indústria de baterias de lítio como aglutinante, porque o PVDF tem bom desempenho de processamento, estabilidade térmica (temperatura de uso de longo prazo -40 ~ 150 graus) e a adequação e estabilidade do eletrólito também são muito fortes. Após a dissolução em NMP, o aglutinante é enrolado em torno da substância ativa por agitação mecânica e ligado pela força de ligação de hidrogênio e força de van der Waals, etc. Os principais fatores que afetam a força de ligação do aglutinante são polaridade intermolecular, peso molecular, conteúdo de solvente, etc.

Agente condutor

A principal função do agente condutor na pasta positiva é reduzir a resistência interna da bateria e aumentar a capacidade de volatilização. Geralmente, o toner condutor e a pasta CNT são selecionados como o principal agente condutor. Como seu tamanho de partícula é baixo (fácil de formar aglomerados de 1 a 5 mm), a área superficial específica é grande (cerca de 60m2/g), é difícil dispersar uniformemente na pasta, portanto os requisitos para o processo de mistura são altos.

Dispersante

O principal papel do dispersante na pasta positiva é dissolver o aglutinante, fornecer um bom transportador para a substância ativa se dispersar mais uniformemente, na fase de revestimento exige que o dispersante tenha boa molhabilidade e fluidez do substrato metálico, e tenha bom desempenho de volatilização durante o cozimento. Comparado com outros dispersantes, como H2O, NMP, DMAC (dimetilacetamida), DMF (dimetilformamida), etc., porque o NMP tem as vantagens de alta solubilidade, baixa viscosidade, baixa volatilidade, boa estabilidade, fácil recuperação, etc., a indústria geralmente usa o sistema NMP-PVDF. Quando a proporção de NMP é grande, a viscosidade da pasta é pequena, o pó é fácil de precipitar e a densidade superficial não é bem controlada durante o revestimento. Pelo contrário, a proporção de NMP é pequena, a viscosidade da pasta é grande, o pó não é disperso e a fluidez da pasta é baixa. Portanto, a quantidade de NMP adicionada não é estritamente controlada, e o mais importante é garantir que possa ser revestida uniformemente.

Hidratação

A água como impureza na pasta oleosa, principalmente pelas matérias-primas na pasta ou na mistura, o aumento do seu conteúdo afetará a viscosidade da pasta, destruirá a uniformidade do solvente, resultando na formação de partículas positivas, a folha polar após a secagem colocada também aparecerá fenômeno de descascamento, portanto, seja matéria-prima ou mistura, é necessário controlar a introdução de água.