انرژی جدید

باتری‌های لیتیومی به سرعت در حال توسعه هستند و کاربردهای آنها از تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ‌ها به وسایل نقلیه الکتریکی، سیستم‌های ذخیره انرژی و سایر زمینه‌ها گسترش یافته است. باتری‌های لیتیومی به بخش جدایی‌ناپذیری از دنیای شبکه تلفن همراه امروزی تبدیل شده‌اند.

مشکلات فنی در تحقیق و توسعه یون لیتیوم عبارتند از:

۱) پراکندگی یکنواخت مواد الکترود و ذرات ماده رسانا؛ پایداری ذخیره‌سازی دوغاب؛
۲) مشکلات خیس شدن در طول پوشش‌دهی با سرعت بالا و یکنواخت روی زیرلایه‌های با انرژی سطحی پایین (مانند PE، PP)؛
۳) کنترل کف در حین تولید و ساخت.

در فرآیند تولید باتری‌های لیتیومی، به منظور کنترل خواص سطح مشترک و ارائه یک پوشش کامل برای جمع‌کننده جریان، پراکندگی خوب ذرات برای عملکرد باتری بسیار مهم است. در دوغاب‌های رسانا یا دوغاب‌های الکترود، افزودنی‌ها می‌توانند پراکندگی و پایداری مواد کربنی رسانا یا مواد فعال را بهبود بخشند و می‌توانند ذرات فعال را در مواد الکترود به طور یکنواخت پراکنده کنند تا از تجمع آنها در طول فرآیند آماده‌سازی جلوگیری شود و در نتیجه تولید و آماده‌سازی پوشش‌های الکترود یکنواخت‌تر شود. به عنوان مثال، پراکنده‌کننده‌های مرطوب‌کننده برای تثبیت ذرات سرامیکی و محصولات افزودنی که باعث بهبود بیشتر ترشوندگی زیرلایه‌ها می‌شوند.

۱. پخش‌کننده دوغاب الکترود آبی

دوغاب باتری لیتیوم-یون عمدتاً دارای دو سیستم است: آبی و روغنی. سیستم دوغاب رایج فعلی، سیستم روغنی دوغاب الکترود مثبت PVDF/NMP است که تا 90٪ را تشکیل می‌دهد و 10٪ باقی مانده یک چسب محلول در آب است. دوغاب الکترود منفی یک سیستم آبی گرافیت/CMC/SBR است.
دوغاب الکترود ایده‌آل باید خواص رئولوژیکی عالی داشته باشد تا بتواند به طور پایدار و یکنواخت روی سطح جمع‌کننده جریان پوشش داده شود، در عین حال اطمینان حاصل شود که ذرات جامد به طور یکنواخت و پایدار پراکنده شده‌اند، بدون رسوب و تجمع خود به خودی، و می‌توانند یک ریزساختار الکترود به هم پیوسته تشکیل دهند.
به دلیل وجود نیروهای واندروالس یا جاذبه الکترواستاتیک و گرانش، ذرات موجود در دوغاب احتمالاً به هم چسبیده یا ته نشین می‌شوند. این امر تا حد زیادی بر یکنواختی پراکندگی اجزای دوغاب و پایداری کلی ضد رسوب دوغاب تأثیر می‌گذارد. پیوندهای هیدروژنی نسبتاً قوی و نیروهای الکترواستاتیک در دوغاب‌های آبی بیشتر احتمال دارد وجود داشته باشند که شرایط قوی برای تجمع ذرات را فراهم می‌کند.
بنابراین، دوغاب‌های پایه آب معمولاً نیاز به افزودن ... دارند. عوامل خیس کننده و پراکنده کنندهکه می‌تواند از طریق دافعه الکترواستاتیکی و/یا اصول ممانعت فضایی از تجمع مجدد ذرات جلوگیری کند و باعث شود عامل رسانا و ماده فعال به طور یکنواخت‌تری پراکنده شوند و در نتیجه پایداری طولانی مدت دوغاب را تضمین کند.

۲. افزودنی‌ها برای دوغاب پوشش دیافراگم

کلید پوشش دیافراگم، توسعه فرمول دوغاب سرامیکی است.
دوغاب سرامیکی معمولاً از پودرهای فوق ریز معدنی (مانند آلومینا و بوهمیت) برای بهبود ایمنی و خواص مکانیکی باتری استفاده می‌کند. با این حال، تعداد زیادی پیوند غیراشباع روی سطح این پودرهای معدنی وجود دارد که انرژی سطحی زیادی دارند و مستعد لخته شدن در دوغاب هستند و به طور جدی بر پایداری قرارگیری دوغاب سرامیکی تأثیر می‌گذارند.
برای تهیه دیافراگم با پوشش سرامیکی با عملکرد خوب با پوشش سرامیک روی دیافراگم، معمولاً لازم است ... چسباننده‌ها، پراکنده‌کننده‌ها، عوامل خیس‌کننده، غلظت‌دهنده‌ها، عوامل ترازکننده، ضدکف‌هاو غیره به دوغاب.

۱) عامل ترکننده و پراکنده‌کننده

ویسکوزیته دوغاب را کاهش داده و محتوای جامد را افزایش می‌دهد؛ می‌تواند پراکندگی یکنواخت ذرات سرامیکی را در محیط افزایش دهد تا یک سوسپانسیون پایدار تشکیل شود.

۲) عامل کف‌زدایی

فرآیند پراکندگی ذرات سرامیکی اغلب با تشکیل و تثبیت کف همراه است. بنابراین، لازم است قبل از پوشش‌دهی، کف‌زدایی از پراکندگی سرامیکی انجام شود تا اطمینان حاصل شود که پوشش بدون نقص است و به دلیل حباب‌های داخلی، سوراخ‌های ریز تشکیل نخواهد شد.

۳) عامل خیس کننده بستر

قابلیت ترشوندگی دوغاب سرامیکی پایه آب را روی زیرلایه‌های آبگریز و تراز کردن پوشش‌های نازک بهبود می‌بخشد و می‌تواند انرژی سطحی پوشش را تنظیم کند تا قابلیت ترشوندگی الکترولیت را بهبود بخشد. می‌تواند سرعت پوشش‌دهی را افزایش داده و چسبندگی پوشش را بهینه کند.

۴) غلیظ‌کننده

از آن برای افزایش ویسکوزیته دوغاب، تغییر خواص فیزیکی دوغاب، جلوگیری از شره کردن در طول فرآیند پوشش‌دهی و تثبیت دوغاب برای بهبود عملکرد ذخیره‌سازی دوغاب استفاده می‌شود.