ผลของวัตถุดิบแบตเตอรี่ต่อความเสถียรของสารละลายแคโทดอิเล็กโทรด
สารละลายแบตเตอรี่เป็นระบบกันสะเทือนแบบสองเฟสที่มีความหนืดสูงและของแข็งและของเหลว และเพื่อประเมินความเสถียรของระบบนี้ ขั้นตอนแรกคือการศึกษาองค์ประกอบและคุณสมบัติการทำงานของระบบ อุตสาหกรรมลิเธียมส่วนใหญ่ใช้สารละลายที่มีน้ำมันเป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งเป็นส่วนผสมที่เกิดจากการผสมและกระจายสารออกฤทธิ์ สารยึดเกาะ สารนำไฟฟ้า ตัวทำละลาย ฯลฯ ในอัตราส่วนและลำดับที่แน่นอน
วัสดุที่ใช้งานแคโทด
วัสดุแคโทดแอกทีฟเป็นส่วนประกอบหลักที่ออกฤทธิ์ทางเคมีไฟฟ้าในสารละลายแคโทด วัสดุแคโทดแอกทีฟเป็นตัวกำหนดแรงดันไฟฟ้า ความหนาแน่นของพลังงาน และคุณสมบัติพื้นฐานอื่นๆ ของแบตเตอรี่ และเป็นจิตวิญญาณหลักของระบบสารละลาย การกระจายขนาดอนุภาค พื้นที่ผิวจำเพาะ ค่า pH หรือค่าอัลคาไลคงเหลือ และคุณสมบัติอื่นๆ ของสารออกฤทธิ์จะส่งผลต่อความเสถียรของสารละลาย
การกระจายขนาดอนุภาค:
ขนาดอนุภาคและการกระจายขนาดอนุภาคของสารออกฤทธิ์เป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการผลิตสารละลาย ยิ่งอนุภาคของวัสดุแอกทีฟมีขนาดเล็กเท่าใด ความหนืดของเฟสต่อเนื่องก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ปรากฏการณ์การแบ่งชั้นของสารละลายที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งลดลง และความเสถียรของระบบกันสะเทือนก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เมื่อขนาดอนุภาคลดลงจนมีขนาดเล็ก แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคจะกลายเป็นบทบาทหลัก และการรวมตัวกันจะเกิดขึ้นระหว่างอนุภาค ซึ่งไม่เอื้อต่อความเสถียรของระบบ ดังนั้น ในการกระจายตัวของสารละลาย ขนาดอนุภาคจึงไม่ใช่ยิ่งละเอียดยิ่งดี แต่ควรกระจายในช่วงขนาดแคบๆ เพื่อให้เกิดความสมดุลระหว่างการดูดและแรงผลัก เพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพของระบบสารละลาย
พื้นที่ผิวจำเพาะ:
เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของเซลล์ ยิ่งพื้นที่ผิวจำเพาะมีขนาดใหญ่เท่าใด ประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าของเซลล์ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ซึ่งสะท้อนโดยตรงจากความต้านทานภายในเซลล์ที่ลดลง ประสิทธิภาพของความจุที่ง่ายขึ้น และประสิทธิภาพการหมุนเวียนและประสิทธิภาพตัวคูณที่ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม พื้นที่ผิวจำเพาะที่ใหญ่เกินไปทำให้การยึดเกาะของตัวอย่างในสารละลายเข้มข้นขึ้น ซึ่งไม่เอื้อต่อการกระจายตัวระหว่างอนุภาค
ค่า pH หรือค่าอัลคาไลคงเหลือ:
ค่า pH เองไม่ส่งผลต่อความเสถียรของสารละลาย แต่สภาพแวดล้อมที่เป็นด่างมีผลกระทบต่อสารยึดเกาะมากกว่า และอาจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารประสานได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุไตรภาคแคโทดเนื่องจากเกลือลิเธียมส่วนเกินในกระบวนการสังเคราะห์ เกลือลิเธียมส่วนเกินจะสร้างลิเธียม (Li) ออกไซด์หลังจากการเผาที่อุณหภูมิสูง ซึ่งทำปฏิกิริยากับน้ำ (H2O) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในอากาศเพื่อสร้างลิเธียมไฮดรอกไซด์ (LiOH) และลิเธียมคาร์บอเนต (Li2CO3) อีกครั้ง ซึ่งยังคงอยู่บนพื้นผิววัสดุ และจะทำให้ค่า pH ของวัสดุสูงขึ้น
เครื่องผูก
บทบาทหลักของสารยึดเกาะในสารละลายคือการเชื่อมประสานวัสดุออกฤทธิ์ สารนำไฟฟ้า และตัวสะสม เพื่อเพิ่มการสัมผัสทางอิเล็กทรอนิกส์ระหว่างวัสดุออกฤทธิ์ของอิเล็กโทรดกับสารนำไฟฟ้าและตัวสะสม และเพื่อให้มีบทบาทสนับสนุนที่มั่นคงสำหรับระบบสารละลาย ในปัจจุบัน โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF) เป็นที่นิยมใช้เป็นสารยึดเกาะในอุตสาหกรรมลิเธียม เนื่องจาก PVDF มีประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดี เสถียรภาพทางความร้อน (อุณหภูมิใช้งานระยะยาว -40 ~ 150 องศา ) และความสามารถในการปรับตัวและความเสถียรกับอิเล็กโทรไลต์ สารยึดเกาะถูกพันรอบวัสดุที่ออกฤทธิ์โดยการกวนเชิงกลหลังจากละลายในไนโตรเจนเมทิลไพร์โรลิโดน (NMP) และถูกพันธะด้วยแรงพันธะไฮโดรเจนและแรงแวนเดอร์วาลส์ เป็นต้น ปัจจัยที่ส่งผลต่อความแข็งแรงในการยึดเกาะของสารยึดเกาะส่วนใหญ่ได้แก่ ขั้วระหว่างโมเลกุล น้ำหนักโมเลกุล ปริมาณตัวทำละลาย ฯลฯ
ตัวแทนสื่อกระแสไฟฟ้า
บทบาทหลักของสารนำไฟฟ้าในสารละลายแคโทดคือการลดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่และปรับปรุงการระเหยของความจุ โดยทั่วไปเลือกผงคาร์บอนนำไฟฟ้าที่มีสารละลาย CNT เป็นสารนำไฟฟ้าหลัก เนื่องจากขนาดอนุภาคต่ำ (ง่ายต่อการก่อตัวเป็นกลุ่ม 1-5มม.) และพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ (ประมาณ 60 ตร.ม./กรัม) จึงเป็นเรื่องยากที่จะกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในสารละลาย ดังนั้นข้อกำหนดสำหรับกระบวนการผสมจึงสูงมาก
สารช่วยกระจายตัว
บทบาทหลักของสารช่วยกระจายตัวในสารละลายแคโทดคือการละลายสารยึดเกาะและจัดเตรียมตัวพาที่ดีสำหรับสารออกฤทธิ์ที่จะกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอมากขึ้น ในขั้นตอนการเคลือบ สารช่วยกระจายตัวจะต้องมีความสามารถในการเปียกน้ำและการไหลได้ดีกับพื้นผิวโลหะ และมีการระเหยที่ดีเมื่อทำให้แห้ง เมื่อเปรียบเทียบกับสารช่วยกระจายตัวอื่นๆ เช่น H2O, NMP, DMAC (ไดเมทิลอะซีตาไมด์), DMF (ไดเมทิลฟอร์มาไมด์) เป็นต้น NMP มีข้อได้เปรียบในด้านความสามารถในการละลายสูง ความหนืดต่ำ ความผันผวนต่ำ ความเสถียรที่ดี และการคืนตัวที่ง่าย ดังนั้นอุตสาหกรรมโดยทั่วไปจึงใช้ระบบ NMP-PVDF ในทางตรงกันข้าม ถ้า NMP มีค่าน้อยกว่า แสดงว่าสารละลายมีความหนืดสูง ผงแป้งไม่กระจายตัวดี และสภาพคล่องของสารละลายมีน้อย ดังนั้นจึงไม่มีข้อกำหนดการควบคุมที่เข้มงวดสำหรับปริมาณของ NMP ที่เพิ่ม สิ่งที่สำคัญที่สุดคือต้องแน่ใจว่าสามารถเคลือบได้อย่างสม่ำเสมอ
ความชื้น
ความชื้นมีอยู่ในฐานะสิ่งเจือปนในสารละลายน้ำมัน โดยส่วนใหญ่มาจากวัตถุดิบในสารละลายหรือระหว่างการผสม การเพิ่มขึ้นของเนื้อหาจะส่งผลต่อความหนืดของสารละลาย ทำลายความสม่ำเสมอของตัวทำละลาย นำไปสู่การรวมตัวกันของอนุภาคแคโทดเป็นกลุ่มก้อน และปรากฏการณ์ของการลอกและหลุดออกเมื่อวางชิ้นส่วนขั้วหลังจากการอบแห้ง ดังนั้น การนำความชื้นเข้ามาจำเป็นต้องได้รับการควบคุมทั้งในวัตถุดิบและการผสม
TOB ใหม่ ENRTGYจัดหาวัสดุแบตเตอรี่อย่างครบถ้วน
