Yeni enerji

Lityum piller hızla gelişiyor ve uygulamaları cep telefonlarından ve dizüstü bilgisayarlardan elektrikli araçlara, enerji depolama sistemlerine ve diğer alanlara kadar genişliyor. Lityum piller, günümüzün mobil ağ dünyasının vazgeçilmez bir parçası haline geldi.

Lityum-iyon araştırma ve geliştirmesindeki teknik zorluklar şunlardır:

1) Elektrot malzemelerinin ve iletken malzeme parçacıklarının düzgün dağılması; bulamacın depolama kararlılığı;
2) Düşük yüzey enerjili alt tabakaların (PE, PP gibi) yüksek hızlı ve homojen kaplanması sırasında ıslanma sorunları;
3) Üretim ve inşaat sırasında köpük kontrolü.

Lityum pillerin üretim sürecinde, arayüz özelliklerini kontrol etmek ve mükemmel bir akım toplayıcı kaplama sağlamak için, parçacıkların iyi dağılması pil performansı için hayati önem taşır. İletken bulamaçlarda veya elektrot bulamaçlarında, katkı maddeleri iletken karbon malzemelerin veya aktif malzemelerin dağılımını ve kararlılığını iyileştirebilir ve aktif parçacıkları elektrot malzemeleri içinde eşit şekilde dağıtarak hazırlama işlemi sırasında kümeleşmelerini önleyebilir, böylece daha homojen bir elektrot kaplama üretimi ve hazırlanması sağlanabilir. Örneğin, seramik parçacıkları stabilize etmek için ıslatıcı dağıtıcılar ve alt tabakaların ıslanabilirliğini daha da artıran katkı ürünleri.

1. Sulu elektrot bulamacı dağıtıcı

Lityum iyon pil bulamacı esas olarak iki sistemden oluşur: sulu ve yağlı. Mevcut ana akım bulamaç sistemi, %90'a kadarını oluşturan pozitif elektrot bulamacı PVDF/NMP yağlı sistemidir ve kalan %10'u suda çözünür bir bağlayıcıdır; negatif elektrot bulamacı ise grafit/CMC/SBR sulu sistemidir.
İdeal elektrot bulamacı, akım toplayıcının yüzeyine kararlı ve eşit bir şekilde kaplanabilmesi, katı parçacıkların kendiliğinden çökelme ve aglomerasyon olmadan eşit ve kararlı bir şekilde dağılmasını sağlayabilmesi ve birbirine bağlı bir elektrot mikro yapısı oluşturabilmesi için mükemmel reolojik özelliklere sahip olmalıdır.
Van der Waals kuvvetleri veya elektrostatik çekim ve yerçekiminin varlığı nedeniyle, bulamaçtaki parçacıkların kümeleşme veya çökme olasılığı yüksektir. Bu durum, bulamaç bileşenlerinin dağılım homojenliğini ve bulamacın genel tortulaşmaya karşı kararlılığını büyük ölçüde etkiler. Nispeten güçlü hidrojen bağları ve elektrostatik kuvvetlerin sulu bulamaçlarda bulunma olasılığı daha yüksektir ve bu da parçacıkların kümeleşmesi için güçlü bir ortam sağlar.
Bu nedenle, su bazlı bulamaçlar genellikle aşağıdakilerin eklenmesini gerektirir: ıslatıcı ve dağıtıcı maddelerElektrostatik itme ve/veya sterik engelleme prensipleri ile parçacıkların yeniden bir araya gelmesini önleyebilen, iletken madde ve aktif malzemenin daha eşit dağılmasını sağlayarak bulamacın uzun vadeli kararlılığını sağlayan.

2. Diyafram kaplama bulamacı için katkı maddeleri

Diyafram kaplamanın anahtarı seramik bulamaç formülünün geliştirilmesidir.
Seramik bulamacı, pilin güvenliğini ve mekanik özelliklerini iyileştirmek için genellikle inorganik ultra ince tozlar (alüminyum oksit ve böhmit gibi) kullanır. Ancak, bu inorganik tozların yüzeyinde çok sayıda doymamış bağ bulunur; bunlar yüksek yüzey enerjisine sahiptir ve bulamaçta flokülasyona eğilimlidir; bu da seramik bulamacının yerleştirme stabilitesini ciddi şekilde etkiler.
Seramik kaplamalı diyaframı diyafram üzerine seramik kaplayarak iyi performans elde etmek için genellikle aşağıdakilere ihtiyaç vardır: bağlayıcılar, dağıtıcılar, ıslatıcı maddeler, koyulaştırıcılar, düzleştirici maddeler, köpük önleyiciler, vb. bulamaca eklenir.

1) Islatma ve dağıtma maddesi

Bulamacın viskozitesini azaltır ve katı içeriğini artırır; seramik parçacıklarının ortamda homojen dağılmasını sağlayarak kararlı bir süspansiyon oluşturur.

2) Köpük giderici madde

Seramik parçacıkların dağılma süreci genellikle köpük oluşumu ve stabilizasyonuyla birlikte gerçekleşir. Bu nedenle, kaplamanın kusursuz olmasını ve iç kabarcıklar nedeniyle deliklerin oluşmamasını sağlamak için seramik dispersiyonun kaplamadan önce köpükten arındırılması gerekir.

3) Alt tabaka ıslatma maddesi

Su bazlı seramik bulamacının hidrofobik yüzeylerde ıslanabilirliğini ve ince kaplamaların düzleşmesini iyileştirir ve elektrolitin ıslanabilirliğini iyileştirmek için kaplamanın yüzey enerjisini ayarlayabilir. Kaplama hızını artırabilir ve kaplamanın yapışmasını optimize edebilir.

4) Koyulaştırıcı

Bulamacın viskozitesini artırmak, bulamacın fiziksel özelliklerini değiştirmek, kaplama işlemi sırasında sarkmayı önlemek ve bulamacı stabilize ederek depolama performansını iyileştirmek için kullanılır.