تأثير المواد الخام للبطارية على ثبات ملاط قطب الكاثود
ملاط البطارية عبارة عن نظام تعليق ثنائي الطور صلب عالي اللزوجة ، ولتقييم ثبات هذا النظام ، فإن الخطوة الأولى هي دراسة تكوينه وخصائصه الوظيفية. تستخدم معظم صناعة الليثيوم الملاط ذو الأساس الزيتي ، وهو خليط يتكون عن طريق خلط وتشتيت المواد الفعالة ، والمواد الرابطة ، والعوامل الموصلة ، والمذيبات ، وما إلى ذلك بنسب وترتيب معين.
المواد النشطة الكاثود
باعتبارها العنصر النشط الكهروكيميائي الرئيسي في ملاط الكاثود ، تحدد المادة الكاثودية الجهد وكثافة الطاقة والخصائص الأساسية الأخرى للبطارية وهي الروح الأساسية لنظام الملاط. يؤثر توزيع حجم الجسيمات ومساحة السطح المحددة ودرجة الحموضة أو القيمة القلوية المتبقية وخصائص أخرى للمادة الفعالة على ثبات الملاط.
توزيع حجم الجسيمات:
يعد حجم الجسيمات وتوزيع حجم الجسيمات للمادة الفعالة عاملاً مهمًا في عملية صنع الملاط. كلما كانت جزيئات المادة النشطة أصغر ، زادت لزوجة المرحلة المستمرة ، وأضعف ظاهرة التقسيم الطبقي للطين بسبب الجاذبية ، وكان استقرار نظام التعليق أفضل. ومع ذلك ، عندما يتم تقليل حجم الجسيمات إلى حجم صغير معين ، تصبح قوة الترابط بين الجزيئات هي الدور الرئيسي ، وسيحدث التكتل بين الجزيئات ، وهو ما لا يؤدي إلى استقرار النظام. لذلك ، في تشتت الملاط ، لا يكون حجم الجسيمات هو الأفضل ، ولكن يجب توزيعه في نطاق ضيق الحجم لتحقيق التوازن المتبادل بين الشفط والتنافر ، وذلك لضمان استقرار نظام الملاط.
مساحة محددة:
إنه عامل مهم يؤثر على أداء الخلية. كلما كانت مساحة السطح المحددة أكبر ، كان الأداء الكهروكيميائي للخلية أفضل ، وهو ما ينعكس بشكل مباشر في المقاومة الداخلية المنخفضة للخلية ، وأداء السعة الأسهل ، والأداء الأفضل للدوران والأداء المضاعف. ومع ذلك ، فإن مساحة السطح المحددة الكبيرة جدًا تجعل التصاق العينة في الملاط محسنًا ، وهو ما لا يؤدي إلى تشتت بين الجسيمات.
الرقم الهيدروجيني أو القيمة القلوية المتبقية:
لا تؤثر قيمة الأس الهيدروجيني نفسها على استقرار الملاط ، ولكن البيئة القلوية لها تأثير أكبر على المادة الرابطة ويمكن أن تؤدي إلى تغييرات في بنية المادة الرابطة نفسها. خاصة بالنسبة لمواد الكاثود الثلاثية بسبب زيادة ملح الليثيوم في عملية التوليف ، ينتج ملح الليثيوم الزائد أكسيد الليثيوم (Li) بعد التكليس بدرجة حرارة عالية ، والذي يتفاعل مع الماء (H2O) وثاني أكسيد الكربون (CO2) في الهواء لتوليد هيدروكسيد الليثيوم (LiOH) وكربونات الليثيوم (Li2CO3) مرة أخرى ، مما يجعل قيمة pH أعلى للمادة مرة أخرى.
بيندر
يتمثل الدور الرئيسي للرابط في الملاط في ربط المادة النشطة والعامل الموصّل والمجمع ، لتعزيز الاتصال الإلكتروني بين المادة النشطة للإلكترود والعامل الموصّل والمجمع ، ولتوفير دور دعم مستقر لنظام الملاط. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام فلوريد البوليفينيليدين (PVDF) بشكل شائع كمواد رابطة في صناعة الليثيوم لأن PVDF يتمتع بأداء معالجة جيد واستقرار حراري (درجة حرارة استخدام طويلة المدى -40 ~ 150 درجة) وقابلية التكيف والاستقرار مع الإلكتروليت. يتم لف الموثق حول المادة الفعالة عن طريق التحريك الميكانيكي بعد الذوبان في ميثيل بيروليدون النيتروجين (NMP) ، ويتم ربطه بقوة رابطة الهيدروجين وقوة فان دير فالس ، إلخ.
عامل موصل
يتمثل الدور الرئيسي للعامل الموصل في ملاط الكاثود في تقليل المقاومة الداخلية للبطارية وتحسين قدرة التطاير ، واختيار مسحوق الكربون الموصل عمومًا مع ملاط CNT كعامل موصل رئيسي. نظرًا لحجم الجزيئات المنخفض (من السهل تشكيل كتل 1-5 مم) ومساحة السطح المحددة الكبيرة (حوالي 60 مترًا مربعًا / جم) ، من الصعب تفريقها بشكل موحد في الملاط ، وبالتالي فإن متطلبات عملية الخلط عالية جدًا.
المشتتات
يتمثل الدور الرئيسي للمشتت في ملاط الكاثود في إذابة المادة الرابطة وتوفير ناقل جيد للمادة الفعالة ليتم تشتيتها بشكل أكثر اتساقًا. في مرحلة الطلاء ، يجب أن يتمتع المشتت بقدرة جيدة على التبلل والسيولة على الركيزة المعدنية وتقلب جيد عند التجفيف. بالمقارنة مع المشتتات الأخرى مثل H2O ، NMP ، DMAC (ثنائي ميثيل أسيتاميد) ، DMF (ثنائي ميثيل فورماميد) ، وما إلى ذلك ، تتميز NMP بمزايا قابلية الذوبان العالية ، واللزوجة المنخفضة ، والتقلب المنخفض ، والاستقرار الجيد ، والاسترداد السهل ، لذلك تعتمد الصناعة بشكل عام نظام NMP-PVDF. على العكس من ذلك ، إذا كانت NMP تمثل أقل ، فإن لزوجة الملاط كبيرة ، والمسحوق غير مشتت جيدًا وسيولة الملاط منخفضة. لذلك ، لا توجد متطلبات رقابة صارمة على كمية NMP المضافة ، الشيء الأكثر أهمية هو ضمان إمكانية تغطيتها بالتساوي.
رُطُوبَة
توجد الرطوبة كشوائب في الملاط الزيتي ، ويتم الحصول عليها بشكل أساسي من المواد الخام في الملاط أو أثناء الخلط. ستؤثر زيادة محتواها على لزوجة الملاط ، وتدمر انتظام المذيب ، وتؤدي إلى تكتل جزيئات الكاثود في مجموعات ، وظاهرة التقشير والسقوط عند وضع قطعة العمود بعد التجفيف ، لذلك يجب التحكم في إدخال الرطوبة في كل من المادة الخام وفي الخلط.
TOB NEW ENRTGYيوفر مجموعة كاملة من مواد البطارية
