Як приготувати якісну катодну пасту для літієвої батареї?

Діюча речовина

Будучи основним електрохімічним активним компонентом у позитивній суспензії, активна речовина визначає основні властивості батареї, такі як напруга та щільність енергії, і є основою системи суспензії. Такі властивості, як розподіл частинок за розміром, питома площа поверхні, значення рН або залишкове базове значення діючої речовини, можуть впливати на стабільність суспензії.

Розподіл частинок за розміром: розмір частинок і розподіл частинок за розміром діючої речовини є важливими факторами в процесі виробництва суспензії. Чим менший розмір частинок діючої речовини, тим більша в'язкість безперервної фази, тим слабше розшарування суспензії, викликане силою тяжіння, і тим краща стабільність суспензійної системи. Однак, коли розмір частинок зменшується до певного малого розміру, сила зв’язку між частинками стає основним ефектом, і між частинками виникне явище агломерації, що не сприяє стабільності системи. Таким чином, у дисперсії суспензії розмір частинок не чим дрібніший, тим кращий, але щоб зробити його розподіленим у вузькому діапазоні розмірів, щоб досягти взаємного балансу всмоктування та відштовхування, щоб забезпечити стабільність системи суспензії.

Питома площа поверхні: є важливим фактором, що впливає на продуктивність елемента, чим більша питома площа поверхні, тим кращі електрохімічні показники елемента, що безпосередньо відображається на нижчому внутрішньому опорі акумулятора, тим легше відтворити ємність, тим краще продуктивність циклу та швидкість. Однак занадто велика питома поверхня посилює адгезію зразка в суспензії, що не сприяє дисперсії частинок.

Значення рН або залишкове базове значення: значення рН саме по собі не впливає на стабільність суспензії, але лужне середовище має більший вплив на в’яжучу речовину, що призведе до змін у структурі самої в’яжучої речовини. Зокрема, через надлишок солі літію в процесі синтезу надлишок солі літію прожарюється при високій температурі для отримання оксиду літію (Li), який реагує з водою (H2O) і вуглекислим газом (CO2) у повітрі з утворенням гідроксиду літію (LiOH) і карбонату літію (Li2CO3), який залишається на поверхні матеріалу, що призведе до підвищення значення pH матеріалу.

Сполучна речовина

Основною функцією сполучного в суспензії є зв’язування активної речовини, провідного агента та колектора рідини, посилення електронного контакту між активним матеріалом електрода та провідним агентом і колектором рідини, а також забезпечення стабільної опори для системи суспензії. Полівініліденфторид (PVDF) зараз широко використовується в промисловості літієвих акумуляторів як зв’язувальна речовина, оскільки PVDF має хороші характеристики обробки, термічну стабільність (-температура тривалого використання -40 ~ 150 градусів), а також придатність і стабільність електроліту також дуже сильні. Після розчинення в NMP сполучна речовина обертається навколо активної речовини шляхом механічного перемішування та зв’язується силою водневого зв’язку та силою Ван-дер-Ваальса тощо. Основними факторами, що впливають на міцність зв’язку сполучної речовини, є міжмолекулярна полярність, молекулярна маса, вміст розчинника тощо.

Провідний агент

Основною функцією провідного агента в позитивній суспензії є зменшення внутрішнього опору батареї та збільшення здатності до випаровування. Як правило, провідний тонер і суспензія CNT вибираються як основний провідний агент. Оскільки розмір його частинок низький (легко утворювати кластери розміром 1 ~ 5 мм), питома поверхня велика (близько 60 м2/г), його важко рівномірно розподілити в суспензії, тому вимоги до процесу змішування високі.

Диспергатор

Основна роль диспергатора в позитивній суспензії полягає в тому, щоб розчинити сполучну речовину, забезпечити хороший носій для більш рівномірного диспергування активної речовини, на стадії покриття вимагається, щоб диспергатор мав хорошу змочуваність і текучість металевої підкладки, а також мав хорошу ефективність випаровування під час запікання. У порівнянні з іншими диспергаторами, такими як H2O, NMP, DMAC (диметилацетамід), DMF (диметилформамід) тощо, оскільки NMP має такі переваги, як висока розчинність, низька в’язкість, низька летючість, хороша стабільність, легке відновлення тощо, промисловість зазвичай використовує систему NMP-PVDF. Коли частка NMP велика, в’язкість суспензії мала, порошок легко випадає в осад, а поверхнева щільність погано контролюється під час нанесення покриття. Навпаки, частка NMP невелика, в'язкість суспензії велика, порошок не диспергований, а плинність суспензії низька. Таким чином, кількість доданого NMP суворо не контролюється, і найважливіше - забезпечити рівномірне покриття.

Зволоження

Вода як домішка в маслянистій суспензії, головним чином через сировину в суспензії або змішування, збільшення її вмісту вплине на в'язкість суспензії, порушить однорідність розчинника, що призведе до утворення позитивних частинок, полюсний лист після висихання розміщений також з'явиться явище лущення, тому незалежно від того, сировина чи змішування повинні контролювати введення води.