I. การวิเคราะห์เทคโนโลยีการเตรียมอิเล็กโทรดแบบแห้ง
1. ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับกระบวนการแบบแห้งและแบบเปียก และการเปรียบเทียบวัสดุ
กระบวนการแบบเปียกแบบดั้งเดิมเกี่ยวข้องกับการผสมวัสดุออกฤทธิ์ สารนำไฟฟ้า และสารยึดเกาะในตัวทำละลายในอัตราส่วนที่กำหนด จากนั้นเคลือบส่วนผสมลงบนพื้นผิวตัวสะสมปัจจุบันผ่านเครื่องเคลือบสล็อต-โดยการรีดด้วยเครื่องรีด
กระบวนการแบบแห้งเกี่ยวข้องกับการ-ผสมอนุภาคออกฤทธิ์และสารนำไฟฟ้าแบบแห้งอย่างสม่ำเสมอ เพิ่มสารยึดเกาะ สร้างฟิล์มที่รองรับตัวเอง-ผ่านการสั่นของสารยึดเกาะ และสุดท้ายก็รีดลงบนพื้นผิวตัวสะสมปัจจุบัน
2. กระบวนการผลิตฟิล์มแห้ง
2.1 กระบวนการเตรียมฟิล์มแห้งด้วยตนเอง-
วิธีการฟิล์มแห้งประกอบด้วยการใช้สารยึดเกาะและการพ่นด้วยไฟฟ้าสถิต โดยการใช้สารยึดเกาะเป็นเทคนิคกระแสหลัก การพ่นด้วยไฟฟ้าสถิตมีประสิทธิภาพต่ำกว่าการสั่นพลิ้วของสารยึดเกาะในความสามารถในการขึ้นรูปในภายหลัง ความเสถียรในการยึดเกาะ ความยืดหยุ่นของอิเล็กโทรด และความทนทาน
การสั่นของสารยึดเกาะ: ผงวัสดุออกฤทธิ์และสารนำไฟฟ้าผสมกัน เพิ่มสารยึดเกาะ PTFE และใช้แรงเฉือนสูงภายนอกกับไฟเบอร์ของไฟบริลเลต ซึ่งเป็นผงฟิล์มอิเล็กโทรดพันธะ จากนั้นส่วนผสมจะถูกอัดขึ้นรูปเป็นฟิล์ม-ที่รองรับตัวเอง
การพ่นด้วยไฟฟ้าสถิต: วัสดุออกฤทธิ์ สารนำไฟฟ้า และอนุภาคของสารยึดเกาะถูกผสมไว้ล่วงหน้า-กับก๊าซแรงดันสูง- ผงมีประจุลบผ่านปืนสเปรย์ไฟฟ้าสถิตและสะสมบนตัวสะสมกระแสฟอยล์โลหะที่มีประจุบวก สารยึดเกาะ-ที่เคลือบแล้วจะถูกรีดร้อน- สารยึดเกาะที่หลอมละลายจะเกาะติดกับผงอื่นๆ และถูกบีบอัดเป็นฟิล์มที่รองรับตัวเอง-
2.2 หลักการของเทคโนโลยีกระบวนการฟิบริลเลชันแบบแห้ง
การสั่นไหวจะเปลี่ยน PTFE ให้เป็นไฟบริลภายใต้แรงเฉือนภายนอก เนื่องจากแรง van der Waals ที่ต่ำและการเรียงซ้อนแบบหลวมๆ ของ PTFE แรงเฉือนจึงแปลงมวลรวมเป็นไฟบริลซึ่งก่อตัวเป็นผงอิเล็กโทรดพันธะเครือข่าย
อุณหภูมิและแรงเฉือนเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อภาวะไฟเบอร์ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 19 องศา PTFE จะเปลี่ยนจากระบบไตรคลินิกไปเป็นระบบคริสตัลหกเหลี่ยม ซึ่งจะทำให้สายโซ่โมเลกุลอ่อนตัวลง และทำให้เกิดภาวะไฟบริล
การทำฟิล์มฟิบริลเลชั่น-เกิดขึ้นก่อนการรีดด้วยอิเล็กโทรด อุปกรณ์การสั่นแบบกระแสหลัก ได้แก่ โรงสีแบบเจ็ท เครื่องอัดรีดแบบสกรู และโรงสีแบบเปิด
หลังจากผสม PTFE และวัสดุออกฤทธิ์อย่างละเอียดแล้ว ส่วนผสมจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องกระตุ้นภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะ ภายใต้แรงกดของลูกกลิ้ง มันจะก่อตัวเป็นฟิล์ม-ที่พยุงตัวเองไว้ ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าความเร็วป้อนที่ต่ำลงจะเพิ่มความต้านทานของฟิล์มอิเล็กโทรด ในขณะที่แรงรีดที่มากขึ้นจะช่วยลดความต้านทาน
ครั้งที่สอง อิเล็กโทรดแบบแห้งและแบบเปียก: ข้อดีและข้อเสีย
1. ลดต้นทุน: ลดต้นทุนการผลิต 18%
กระบวนการแบบแห้งมีขั้นตอนน้อยกว่า การผลิตจำนวนมากลดต้นทุนการผลิตเซลล์ลง 18% (0.056 RMB/Wh) ในการแปรรูปแบบเปียก การเคลือบ/การทำให้แห้ง และการนำตัวทำละลายกลับมาใช้ใหม่คิดเป็น 22.76% และ 53.99% ของต้นทุนอุปกรณ์ แรงงาน สิ่งอำนวยความสะดวก และพลังงาน ตามลำดับ กระบวนการแบบแห้งมาแทนที่การเคลือบสารละลายด้วย-การก่อตัวของฟิล์มที่รองรับตัวเอง กำจัดตัวทำละลาย NMP การทำแห้งอิเล็กโทรด และการนำตัวทำละลายกลับมาใช้ใหม่- ซึ่งช่วยลดต้นทุนได้อย่างมาก
กระบวนการแบบแห้งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม-และปรับขนาดได้ NMP ที่เป็นพิษ (N-methylpyrrolidone) ต้องการพลังงาน-ในการรีไซเคิลอย่างเข้มข้นในกระบวนการแบบเปียก การประมวลผลแบบแห้งโดยปราศจากตัวทำละลาย-ทำให้ขั้นตอนการทำงานง่ายขึ้น ลดพื้นที่อุปกรณ์ และทำให้สามารถผลิตอิเล็กโทรดขนาดใหญ่-ได้
2. ความหนาแน่นของวัสดุที่ใช้งานสูงขึ้น: เพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน 20%
การสั่นด้วย PTFE ช่วยให้รูปร่างของอิเล็กโทรดแบบแห้งมีความนุ่มนวลยิ่งขึ้น เมื่อเทียบกับอิเล็กโทรดแบบเปียก การระเหยของตัวทำละลายในกระบวนการผลิตแบบเปียกจะสร้างช่องว่างระหว่างวัสดุออกฤทธิ์และสารนำไฟฟ้า ส่งผลให้ความหนาแน่นของการบดอัดลดลง อิเล็กโทรดที่แห้งจะขจัดช่องว่างโดยไม่ทำให้แห้ง ทำให้มั่นใจได้ว่าอนุภาคจะสัมผัสกันแน่นยิ่งขึ้น
อิเล็กโทรดแบบแห้งมีความหนาแน่นของการบดอัดที่สูงขึ้น โดยมีรอยแตกร้าว/รูพรุนขนาดเล็ก-น้อยลง:
- LFP: 2.30 ก./ซม. → 3.05 ก./ซม. (+32.61%)
- NMC: 3.34 ก./ซม. → 3.62 ก./ซม. (+8.38%)
- กราไฟท์แอโนด: 1.63 ก./ซม. → 1.81 ก./ซม. (+11.04%)
ปริมาณวัสดุออกฤทธิ์ต่อปริมาตรที่สูงขึ้นทำให้มีความหนาแน่นของพลังงานมากขึ้น
แบตเตอรี่แห้งมีความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น 20% ภายใต้สภาวะที่เหมือนกัน ข้อมูล Maxwell แสดงว่าอิเล็กโทรดแบบแห้งมีค่าเกิน 300 Wh/kg โดยมีศักยภาพที่ 500 Wh/kg
อิเล็กโทรดแบบแห้งรองรับขีดจำกัดความหนาที่มากขึ้น (30 µm–5 มม. เทียบกับ 160 µm แบบเปียก) เพิ่มความจุของพื้นที่และความเข้ากันได้กับวัสดุแอคทีฟที่หลากหลาย
3. ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่เหนือกว่า
การทดสอบในห้องปฏิบัติการยืนยันว่าแบตเตอรี่แบบแห้ง-มีความเป็นเลิศในด้านอายุการใช้งาน ความทนทาน และอิมพีแดนซ์ เครือข่ายไฟบริลช่วยเพิ่มความเสถียรของวัสดุและประสิทธิภาพทางไฟฟ้า
ในการประมวลผลแบบเปียก 500 รอบจะสะสมความเครียดภายในในอนุภาคที่ทำงานอยู่ ทำให้เกิดรอยแตกตามขวาง- ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลง ในการประมวลผลแบบแห้ง โครงข่ายไฟบริลจะเคลือบวัสดุที่ใช้งานอยู่ โดยรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างหลังจากผ่านไป 500 รอบ โดยมีรอยแตกบนพื้นผิวน้อยที่สุด โครงสร้างตาข่ายยังยับยั้งการขยายตัวของวัสดุที่ใช้งานอยู่ ป้องกันการหลุดออกของอนุภาคจากตัวสะสมกระแสไฟฟ้า และปรับปรุงเสถียรภาพและประสิทธิภาพทางไฟฟ้า
ติดต่อเราเพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเราสารละลายอิเล็กโทรดแบบแห้ง.
