Research on Lithium-Ion Battery Negative Dispersion Process

بطارية أيون الليثيوم: الأمثل الالكترود السلبي Mixing for Enhanced Performance (باللغة الإنجليزية)

المقدمة

وتؤثر عملية مزج وتشتت ملاط البطاريات تأثيراً كبيراً على إنتاج بطاريات أيونات الليثيوم، وهي تمثل مرحلة محورية في عملية التصنيع بأكملها. ويتألف الملاط السالب من مسحوق الجرافيت، والعوامل الموصلة، وعوامل التعليق، والمواد اللاصقة. وينطوي إعدادها على سلسلة من العمليات مثل الخلط والذوبان والتشتت بين المواد السائلة والصلبة، إلى جانب الاختلافات في درجة الحرارة واللزوجة والظروف البيئية. وتؤثر نوعية تشتت الملاط تأثيراً مباشراً على نوعية إنتاج بطاريات الليثيوم -أيون اللاحقة وعلى أداء المنتجات النهائية. تستثمر العديد من الشركات المصنعة للخلايا الكثير من الوقت والتكلفة في خلط المكونات، وغالبا ما تتجاوز 8 ساعات لمواد القطب السالب.

تحسين خلط الأقطاب الكهربية السلبية

في محاولة لتعزيز الكفاءة وتقليل تكاليف الإنتاج في الخلط، أجرى مؤلف هذه الدراسة تجارب التحسين على عملية خلط الأقطاب السلبية. وأجري تحليل مقارن بين عمليتي تحريك اللزوجة وتشتت السوائل فيما يتعلق بتأثيرها على حجم الجسيمات المادية، واستقرار المحتوى الصلب، واللزوجة، والمقاومة، وأداء البطارية.

1-1 تحضير الملاط

1-1-1 عملية تحريك اللزوجة

وتوصف عملية التقليب بالنوع الأول وتشمل: 1) إضافة الغرافيت، والعوامل الموصلة، و 56 في المائة من مجموع مسحوق CMC الجاف بالتناسب، مع التقليب بالتساوي ؛ 2) إضافة الماء غير المتأين، والتقليب بالتساوي ؛ (3) إضافة ما تبقى من مسحوق جاف، مع الاستمرار في التحريك بشكل متساو ؛ 4) إضافة SBR والتقليب حتى الزي الموحد.

1-1-2 عملية تشتت السوائل

ويسمى الملاط الذي يتم الحصول عليه عن طريق تشتت السوائل بالنوع الثاني. تتضمن عملية التحريك: 1) إضافة مسحوق جاف ومياه غير متأينة، مع التقليب ؛ 2) إضافة عوامل موصلة، ومواصلة التحريك بالتساوي ؛ 3) إضافة الغرافيت، مع التقليب ؛ 4) إضافة SBR ومواصلة التحريك.

1.2 إنتاج الخلايا

وباستخدام رقائق ألومنيوم سمكها 0.016 مم (تُنتج في شنتشن، ≥99.8 ٪) ورقائق نحاس سمكها 0.009 مم (تُنتج في شنتشن، ≥99.8 ٪) كمجمعات تيار موجبة وسالبة، بعد الطلاء الكهربائي (بعرض 6 مل)، يتم تجفيف المواد في ظروف 85 درجة مئوية لمدة 8 ساعات، يليه اللف (بسمك 0.125±0.002 مم)، والشق (عرض 56 مم للموجب وعرض 581 مم للسالب)، وإنتاج صفائح الإلكترود. ويتم وفقاً للشركة استخدام غشاء من البولي إيثيلين بسماكة 16 ميكرومتر (ينتج في تشونغتشينغ)، و 1.1 مول/لتر من LiPF/EC+DMC+EMC (نسبة الحجم 1:2:1، تنتج في غوانغتشو، من درجة البطارية)، وصفائح من أقطاب الشق، ويتم تنفيذ عمليات مثل اللحام، واللحام، والتغليف، واللحام في البقع القاعية، والتثليم، والخَبَز، والحقن، والإغلاق المحكم#عملية إنتاج 39;s لإنتاج 32650 بطارية مغلفة بالفولاذ من نوع 5.0Ah

الاختبار والتحليل 3.

1-3-1 اللزوجة

وتقلب عينات الرذاذ من النوعين الأول والثاني بسرعة 15 ر/دقيقة في خزان مزج سعة 10 لتر، وتقاس اللزوجة باستخدام مقياس لزوجة رقمي NDJ-53 (ينتج في بكين) كل ساعتين.

1.3.2 حجم الجسيمات الطينية

ويقاس توزيع حجم الجسيمات في الملاط بعد التحريك باستخدام محلل حجم جسيمات الليزر Mastersizer 3000 (المنتج في المملكة المتحدة) ومقارنته بتوزيع حجم جزيئات مسحوق الغرافيت.

1-3-3 استقرار المحتوى الصلب

ويقيَّم تباين المحتوى الصلب بقياس محتوى الملاط القاعي في خزان الخلط كل ساعتين.

1.3.4 مقاومة الغشاء

وتُغطى الملاط بطبقة رقيقة عازلة، وتُجفف في فرن عند درجة حرارة 95 مئوية لمدة 4 ساعات، وتُقاس مقاومة العينات باستخدام جهاز اختبار مقاومة LFY-406 (ينتج في شنتشن).

1.3.5 قوة لصق الورق

ويتم تغليف الملاط السلبي وتجفيفه برقائق النحاس، مما يخلق صفائح لاختبار قوة اللصق باستخدام جهاز اختبار شد محوسب FY-108 (ينتج في دونغقوان).

1.3.6 نسبة التيار الثابت

يتم إجراء اختبارات السعة باستخدام CT-3008W-5V10A. 204 خزانة كشف (أنتجت في شنتشن) لشحن/تفريغ الخلية 1C وتسجيل الخلية#39;s شحن نسبة تيار ثابتة.

الأداء 1-3-7

باستخدام خزانة كشف CT-3008W-SV30A-NF (أنتجت في شنتشن)، استخدمت الخلية#39;s معدل الاحتفاظ السعة على 200 دورة سجلت لاختبار الشحن/التفريغ 3C.

النتائج والمناقشة

2-1 اللزوجة

وتعتبر اللزوجة معلماً حاسماً يعكس تدفق الملاط وثباته. فاللزوجة المناسبة لا تضمن الثبات فحسب، بل ايضا افضل تأثيرات الطلاء. ويوضح الشكل 1 منحنيات تغير اللزوجة في الرخويات من النوع الأول والنوع الثاني.

2-2 حجم الجسيمات الطينية

ويعد توزيع حجم الجسيمات محورياً في تحديد تشتت الملاط. ويدل التقارب في محاذاة توزيع جزيئات الملاط مع توزيع جزيئات البارود على تشتت أفضل. ويبين الشكل 2 منحنيات توزيع حجم الجسيمات في الرخويات من النوع الأول والنوع الثاني.

2-3 استقرار المحتوى الصلب

ويعمل تباين المحتوى الصلب كمؤشر على استقرار الملاط. ويظهر تقييم المحتوى الصلب على فترات أي ميول ترسيبية. ويبين الشكل 3 التغيرات في المحتوى الجامد في غضون 24 ساعة لمختلف الملاط.

مقاومة الغشاء 2.4.

تقارن الرسوم البيانية الصُغارية في الشكل 4 مقاومة الصفائح الغشائية المعدة من الرخويات من النوع الأول والنوع الثاني.

2،5 قوة التصاق الورق

وتجرى ثلاثة اختبارات لقياس قوة اللصق لكل مجموعة بالنسبة للملاط المختلفة، كما هو مبين في الشكل 5.

الأداء 2-6

أثناء التدوير، يتعرض الجرافيت السلبي لتمدد حجم يذوب بالكهرباء، والذي يمكن أن يسبب تجزئة الجرافيت وانفصاله. يمكن للعوامل الموصلة أن تربط الجرافيت لتشكيل شبكة موصلة قوية. ويوضح الشكل 6 معدل الاحتفاظ بالسعة للخلايا المنتجة من الرخويات المختلفة.

خاتمة

ويندرج الخلط الجاف للـ CMC تحت مزج المسحوق، مما يسهل التشتت السريع خلال فترة قصيرة. وفي الوقت نفسه، يعمل استخدام اللزوجة على تحريك الملاط إلى قوى قص واحتكاك كبيرة، مما يعزز آثار التشتت. ويتميز الملاط السلبي الناتج عن هذه الطريقة بخصائص فائقة مثل اللزوجة، وحجم الجسيمات، وثبات المحتوى الصلب، ويؤدي أداء أفضل من الملاط المشتق من عمليات نشر السوائل. مقاومة الصفائح الغشائية أقل، وقوة اللصق أعلى، ومعدل الاحتفاظ بالسعة للخلايا أعلى عندما تنتج من الملاط من النوع الأول. هل تريد أن تدعمني حتى أتمكن من إنشاء المزيد من المطالب المجانية؟