Energi Baru

Baterai lithium berkembang pesat, dan aplikasinya telah meluas dari telepon seluler dan laptop hingga kendaraan listrik, sistem penyimpanan energi, dan bidang lainnya. Baterai lithium telah menjadi bagian yang tak terpisahkan dari dunia jaringan seluler saat ini.

Kesulitan teknis dalam penelitian dan pengembangan lithium-ion adalah:

1) Dispersi seragam bahan elektroda dan partikel bahan konduktif; stabilitas penyimpanan bubur;
2) Masalah pembasahan selama pelapisan berkecepatan tinggi dan seragam pada substrat energi permukaan rendah (seperti PE, PP);
3) Kontrol busa selama produksi dan konstruksi.

Dalam proses produksi baterai litium, untuk mengontrol sifat antarmuka dan menghasilkan lapisan kolektor arus yang sempurna, dispersi partikel yang baik sangat penting bagi kinerja baterai. Dalam bubur konduktif atau bubur elektroda, aditif dapat meningkatkan dispersi dan stabilitas bahan karbon konduktif atau bahan aktif, serta dapat mendispersikan partikel aktif secara merata di dalam bahan elektroda untuk mencegah penggumpalan selama proses persiapan, sehingga menghasilkan produksi dan persiapan lapisan elektroda yang lebih seragam. Misalnya, dispersan pembasah untuk menstabilkan partikel keramik, dan produk aditif yang semakin meningkatkan keterbasahan substrat.

1. Dispersan bubur elektroda berair

Bubur baterai litium-ion umumnya memiliki dua sistem: air dan minyak. Sistem bubur yang umum digunakan saat ini adalah bubur elektroda positif PVDF/NMP, sistem minyak, yang mencapai 90%, dan 10% sisanya adalah pengikat yang larut dalam air; bubur elektroda negatif adalah sistem air grafit/CMC/SBR.
Bubur elektroda yang ideal harus memiliki sifat reologi yang sangat baik sehingga dapat melapisi permukaan pengumpul arus secara stabil dan merata, sekaligus memastikan partikel padat tersebar merata dan stabil, tanpa sedimentasi dan penggumpalan spontan, serta dapat membentuk mikrostruktur elektroda yang saling berhubungan.
Akibat adanya gaya van der Waals atau gaya tarik elektrostatik dan gravitasi, partikel-partikel dalam bubur cenderung menggumpal atau mengendap. Hal ini sangat memengaruhi keseragaman dispersi komponen-komponen bubur dan stabilitas anti-sedimentasi bubur secara keseluruhan. Ikatan hidrogen dan gaya elektrostatik yang relatif kuat lebih mungkin terjadi dalam bubur berair, yang memberikan kondisi yang kuat bagi penggumpalan partikel.
Oleh karena itu, bubur berbahan dasar air biasanya memerlukan penambahan agen pembasah dan pendispersi, yang dapat mencegah partikel berkumpul kembali melalui prinsip tolakan elektrostatik dan/atau halangan sterik, sehingga agen konduktif dan bahan aktif tersebar lebih merata, sehingga menjamin kestabilan bubur dalam jangka panjang.

2. Aditif untuk bubur pelapis diafragma

Kunci untuk pelapisan diafragma adalah pengembangan formula bubur keramik.
Bubur keramik umumnya menggunakan bubuk ultrafine anorganik (seperti alumina dan boehmite) untuk meningkatkan keamanan dan sifat mekanis baterai. Namun, terdapat banyak ikatan tak jenuh pada permukaan bubuk anorganik ini, yang memiliki energi permukaan besar dan rentan terhadap flokulasi dalam bubur, sehingga sangat memengaruhi stabilitas penempatan bubur keramik.
Untuk menyiapkan diafragma berlapis keramik dengan kinerja yang baik dengan melapisi keramik pada diafragma, umumnya perlu menambahkan bahan pengikat, bahan pendispersi, bahan pembasah, bahan pengental, bahan perata, bahan pencegah busa, dll. ke dalam bubur.

1) Agen pembasah dan pendispersi

Mengurangi viskositas bubur dan meningkatkan kandungan padatan; dapat meningkatkan dispersi partikel keramik yang seragam dalam media untuk membentuk suspensi yang stabil.

2) Agen penghilang busa

Proses dispersi partikel keramik seringkali disertai dengan pembentukan dan stabilisasi busa. Oleh karena itu, dispersi keramik perlu dihilangkan busanya sebelum pelapisan untuk memastikan lapisan bebas cacat dan tidak terbentuk lubang kecil akibat gelembung internal.

3) Agen pembasah substrat

Meningkatkan kemampuan pembasahan bubur keramik berbasis air pada substrat hidrofobik dan meratakan lapisan tipis, serta dapat menyesuaikan energi permukaan lapisan untuk meningkatkan kemampuan pembasahan elektrolit. Hal ini dapat meningkatkan kecepatan pelapisan dan mengoptimalkan daya rekat lapisan.

4) Pengental

Digunakan untuk meningkatkan viskositas bubur, mengubah sifat fisik bubur, mencegah kendur selama proses pelapisan, dan menstabilkan bubur untuk meningkatkan kinerja penyimpanan bubur.