Как да подготвим качествена катодна паста за литиева батерия?

Активно вещество

Като основен електрохимичен активен компонент в положителната суспензия, активното вещество определя основните свойства на батерията като напрежение и енергийна плътност и е основната душа на системата за суспензия. Свойства като разпределение на размера на частиците, специфична повърхност, pH стойност или остатъчна базова стойност на активното вещество могат да повлияят на стабилността на суспензията.

Разпределение на размера на частиците: размерът на частиците и разпределението на размера на частиците на активното вещество са важни фактори в процеса на суспензия. Колкото по-малък е размерът на частиците на активното вещество, толкова по-голям е вискозитетът на непрекъснатата фаза, толкова по-слабо е разслояването на суспензията, причинено от гравитацията, и толкова по-добра е стабилността на суспензионната система. Въпреки това, когато размерът на частиците се намали до определен малък размер, силата на свързване между частиците става основният ефект и между частиците ще възникне феноменът на агломерация, което не е благоприятно за стабилността на системата. Следователно при дисперсията на суспензията размерът на частиците не е колкото по-фин, толкова по-добър, а за да се разпредели в тесен диапазон на размера, за да се постигне взаимен баланс на засмукване и отблъскване, така че да се гарантира стабилността на системата за суспензия.

Специфична повърхностна площ: е важен фактор, влияещ върху производителността на клетката, колкото по-голяма е специфичната повърхност, толкова по-добра е електрохимичната производителност на клетката, което се отразява пряко в по-ниското вътрешно съпротивление на батерията, толкова по-лесно е да се възпроизвежда капацитетът, толкова по-добра е производителността на цикъла и скоростта. Твърде голямата специфична повърхност обаче подобрява адхезията на пробата в суспензията, което не благоприятства диспергирането на частиците.

Стойност на рН или остатъчна базова стойност: Стойността на рН сама по себе си не влияе върху стабилността на суспензията, но алкалната среда има по-голямо влияние върху свързващото вещество, което ще доведе до промени в структурата на самото свързващо вещество. По-специално, поради излишната литиева сол в процеса на синтез, излишната литиева сол се калцинира при висока температура, за да се получи литиев (Li) оксид, който реагира с вода (H2O) и въглероден диоксид (CO2) във въздуха, за да се получи литиев хидроксид (LiOH) и литиев карбонат (Li2CO3), които остават на повърхността на материала, което ще повиши рН стойността на материала.

Свързващ агент

Основната функция на свързващото вещество в суспензията е да свърже активното вещество, проводимия агент и колектора за течност, да подобри електронния контакт между активния материал на електрода и проводимия агент и колектора за течност и да осигури стабилна опора за системата за суспензия. Поливинилиден флуоридът (PVDF) сега се използва широко в индустрията за литиеви батерии като свързващо вещество, тъй като PVDF има добра производителност на обработка, термична стабилност (дългосрочна{1}}температура на употреба -40 ~ 150 градуса), а пригодността и стабилността на електролита също са много силни. След разтваряне в NMP, свързващото вещество се обвива около активното вещество чрез механично разбъркване и се свързва чрез силата на водородната връзка и силата на Ван дер Ваалс и др. Основните фактори, влияещи върху силата на свързване на свързващото вещество, са междумолекулна полярност, молекулно тегло, съдържание на разтворител и др.

Провеждащ агент

Основната функция на проводимия агент в положителната суспензия е да намали вътрешното съпротивление на батерията и да увеличи капацитета на изпаряване. Обикновено проводящият тонер и CNT суспензията са избрани като основен проводящ агент. Тъй като размерът на частиците му е нисък (лесно се образуват клъстери от 1 ~ 5 mm), специфичната повърхност е голяма (около 60 m2/g), трудно е да се диспергира равномерно в суспензията, така че изискванията за процеса на смесване са високи.

Дисперсант

Основната роля на диспергатора в положителната суспензия е да разтваря свързващото вещество, да осигурява добър носител за по-равномерно диспергиране на активното вещество, в етапа на нанасяне на покритието се изисква дисперсанта да има добра омокряемост и течливост на металния субстрат и да има добра производителност на изпаряване при печене. В сравнение с други дисперсанти като H2O, NMP, DMAC (диметилацетамид), DMF (диметилформамид) и т.н., тъй като NMP има предимствата на висока разтворимост, нисък вискозитет, ниска летливост, добра стабилност, лесно възстановяване и т.н., индустрията обикновено използва NMP-PVDF системата. Когато делът на NMP е голям, вискозитетът на суспензията е малък, прахът лесно се утаява и повърхностната плътност не се контролира добре по време на нанасяне на покритие. Напротив, делът на NMP е малък, вискозитетът на суспензията е голям, прахът не е диспергиран и течливостта на суспензията е ниска. Следователно количеството добавен NMP не се контролира строго и най-важното е да се гарантира, че може да бъде равномерно покрит.

Хидратация

Водата като примес в мазната суспензия, главно от суровините в суспензията или смесването, увеличаването на нейното съдържание ще повлияе на вискозитета на суспензията, ще разруши еднородността на разтворителя, което ще доведе до образуването на положителни частици, полюсният лист след изсушаване ще се появи и феномен на пилинг, така че независимо дали суровините или смесването трябва да контролират въвеждането на вода.