Основната функция на SBR като лепило е да свързва графитните частици заедно, за да образуват здрав аноден материал. Като един от спомагателните материали за литиево-йонни батерии, SBR се използва в много малки количества (само за замазка и покритие на графитни анодни материали), но е незаменим компонент. По време на процеса на нанасяне на покритие SBR взаимодейства с графитните частици, което им позволява да бъдат равномерно разпределени върху електрода и поддържане на добра адхезия. В същото време SBR също така осигурява определена степен на еластичност и гъвкавост, което позволява на батерията да издържа по-добре на стрес и деформация по време на процеса на зареждане и разреждане. Въпреки това, поради скоростта на сушене и изпаряването на разтворителя, SBR мигрира по време на процеса на нанасяне на покритие. Тази миграция води до промени в състоянието на разпределение на SBR върху електродите, което от своя страна засяга микроструктурата на образуваната суспензия и полюсната част. Ако миграцията на SBR е неравномерна или нестабилна, това може да доведе до агрегиране или неравномерно разпръскване на графитни частици, като по този начин повлияе на компактността и проводимостта на електрода.
Неразумното използване на SBR ще причини разлики в микроструктурата на електродния лист, засягайки ефективността на свързване на графитния отрицателен електрод, който е склонен към залепване на ролки по време на валцуване; засягайки ефективността на свързване между графитния отрицателен електрод и медното фолио, и електродният лист ще може лесно да се поляризира по време на процеса на зареждане и разреждане на батерията, което ще доведе до отпадане на отрицателния електрод и ще намали експлоатационния живот на батерията. Следователно, правилното разбиране на SBR, анализ на въздействието на SBR върху производителността на литиевите батерии, рационалното използване на SBR върху литиево-йонните батерии е от голямо значение.
1.SBR механизъм за свързване
На първо място, разберете как SBR в суспензията може да играе ролята на лепило. Само частици от графит и сажди са равномерно диспергирани в суспензията и полюсната част, литиево-йонната батерия може да покаже по-добра производителност. Частици от графит и сажди, тъй като и двете са повърхностни хидрофобни, неполярни, без добавки тяхното натрупване във вода не може да се диспергира. Графитен анод и дисперсия на сажди с анионен дисперсант като основен, допълнен с нейонен дисперсант, можете да получите стабилна дисперсионна система, общият аноден графитен аноден избор на SBR и CMC и двете са синергични като свързващо вещество, CMC е известен като сгъстител , SBR е известен като свързващо вещество.
Причините за избора на SBR и CMC като свързващо вещество: 1) Въпреки че SBR има силна адхезия, той не може да се разбърква при висока скорост за дълго време. Ако хомогенизирането при добавяне на SBR и след това дълго време на смесване, SBR е лесно да се счупи емулсията, поради разрушаването на нейната структура и намаляване на адхезията, обикновено SBR избира да се присъедини към смесването на ниска скорост в смесването на края, суспензията е оборудвана с, ако не можете да бъдете покрити, смесване с ниска скорост вместо статично. Освен това дисперсионният ефект на SBR не е добър, твърде много SBR ще доведе до голямо разтваряне, така че не използвайте SBR самостоятелно като свързващо вещество.
2) CMC може да играе добра роля в дисперсията на аноден графит, CMC ще се разложи във воден разтвор и неговите продукти от разлагане ще бъдат адсорбирани върху повърхността на графита и след адсорбция графитните частици ще се отблъскват взаимно поради електростатична сила, така че да се постигне добър ефект на дисперсия. Когато делът на CMC е много висок, допълнителният CMC не се адсорбира върху повърхността на графитните частици, комбинацията от тези CMC води до гравитационната сила помежду им, която е по-голяма от отблъскващата сила между графитните частици след адсорбция, образуването на агломерираните графитни частици. CMC е крехък, ако свързващото вещество е само CMC, оборудвано със суспензия от графитен анод, в процеса на последваща обработка графитният анод ще се свие по време на натиска на ролката и има сериозно падане на праха при нарязване.
3), Разумното съотношение на CMC и SBR, смесени в процеса на хомогенизиране, може да компенсира взаимно дефектите, така че суспензията от графитен отрицателен електрод да има добро покритие. Пропорцията между CMC и SBR и графит, сажди трябва да бъде избрана чрез поредица от тестови данни и след това изберете оптимизираната схема за пропорциониране. В допълнение, начинът на смесване на CMC и SBR и процесът на смесване също влияят на ефективността на суспензията, която се нуждае от време, за да открие стабилния процес чрез експерименталните данни, в които SBR играе главно ролята на свързване, а CMC играе ролята на удебеляване. Различните CMC/SBR/графит/сажди трябва да оптимизират процеса, за да получат най-доброто представяне на суспензията.
От състава на отрицателния електрод на батерията графитът е около 96 части, SBR е около 1.5-2.3 части, но специфичната повърхност на графита е най-малката, SBR филмът покрива повърхността на графитните частици, както и съществува в средата на графитните частици и свързващата мрежа се формира между SBR, за да играе ролята на мост. В същото време SBR частиците са само около 150 nm, няма свързваща сила на отделните SBR частици в суспензията, само много SBR, комбинирани заедно, за да образуват SBR филм, за да образуват свързваща сила върху графитния негатив електродни частици да играят ролята на адхезия, SBR повече връзка е връзка от точка до точка, свързваща графита със средата на графита, графита и саждите, графита и медното фолио заедно.
2. Ефектът на SBR върху графитната дисперсия
1) Когато има само ниско съдържание на CMC в суспензията без SBR, графитните частици се агломерират в процеса на хомогенизиране и не могат да бъдат добре диспергирани.
2) Когато пропорцията на CMC и графит е умерена, добавяйки 1.0% ~ 4.5% SBR към суспензията, графитните частици ще бъдат диспергирани чрез адсорбцията на SBR върху повърхността на графита, а вискозитетът и модулът на суспензията ще бъдат намалена.
3), Когато CMC е 0.7% ~ 1.0% от характеристиките на вискоеластичността на суспензията, непрекъснатото добавяне на SBR няма да промени реологичните свойства на суспензията. SBR и CMC се добавят едновременно и се добавя CMC, последвано от добавяне на SBR смесване на две сравнения, резултатите показват, че графитът в дисперсията на суспензията в CMC играе доминираща роля в CMC, преференциално адсорбиран на повърхността на графитни частици.
Накратко, когато добавеното количество CMC е много ниско, добавеният SBR ще бъде адсорбиран върху повърхността на графитните частици, дисперсията на графита има определен ефект; с увеличаването на количеството CMC, добавено към повърхността на графитната адсорбция, също се увеличава, SBR не може да се адсорбира върху повърхността на графита и по този начин дисперсията на графита не може да играе роля; когато CMC достигне определено количество, излишъкът не успя да се адсорбира върху повърхността на графита на CMC, комбиниран, за да доведе до гравитационната сила от Когато CMC достигне определено количество, излишъкът от CMC, който не е адсорбиран върху графитната повърхност, се комбинира с накарат гравитационната сила да бъде по-голяма от силата на отблъскване, което ще образува агломерация между графитните частици. Следователно CMC играе ключова роля в дисперсията на графитната анодна суспензия.
3. Лепкави ролки, свързани със SBR
1) По време на процеса на нанасяне на покритие, температурата на пещта на полюсния елемент е зададена твърде висока и отрицателният полюс се изпича относително бързо, което води до миграция на SBR към повърхността на полюсния елемент поради бързото изпаряване на разтворителите , и концентрацията на SBR на повърхността се увеличава значително, образувайки микроструктурата на полюсния елемент с вискозитет на повърхността, по-голям от този между медното фолио и материала на отрицателния електрод, което може лесно да доведе до образуването на лепкави ролки върху ролкова преса, което води до падане на частиците от ролките и падане върху полюсната част. Можем да регулираме настройките за сушене на покритието и честотата на извличане, за да контролираме по-добре работата на машината за нанасяне на покритие, за да попречим на миграцията на SBR и да оптимизираме кривата на изпичане и сушене на покритието.
2) Недостатъчна сила на свързване на SBR, съдържанието на SBR в суспензията е ниско, което води до недостатъчна сила на свързване между активните вещества, недостатъчна сила на свързване с фолиото и тенденция за отделяне и залепване към други предмети при търкаляне (в контакт с други вещества). Ако анодна суспензия на водна основа, можете да вземете предвид съотношението на CMC и SBR, твърде малко определено не е добра адхезия, можете да регулирате и контролирате количеството SBR филм за съхранение и вискозната еластичност, за да подобрите производителността на вискозната ролка.
3) Ситуацията на избелване на SBR и изплуване по време на пулпиране ще направи концентрацията на SBR неравномерно разпределена след нанасяне на покритието и адхезията между активното вещество и фолиото ще бъде лоша и ще бъде лесно да се залепи към ролката при навиване. Основните мерки: след пулпиране за намаляване на времето за почивка или може да се използва за замяна на почивката при смесване при ниска скорост; чрез различни процеси за регулиране на смесването и съотношенията графит - CMC - SBR, въз основа на експериментални данни за избор на подходяща програма за процес графит - CMC - SBR; може също така да избере специална модификация на SBR, така че неговите повърхностни функционални групи и формирането на по-добро взаимодействие с CMC, за да се намали феноменът на синьото движение на SBR.
4. Въздействие на температурата на сушене на литиева батерия върху SBR
Литиево-йонната батерия в производствения процес на строг контрол на влагата, подобряване на температурата на сушене на електрическото ядро е основният начин за намаляване на влагата. В процеса на изпичане и сушене на сърцевината, свързващото вещество ще се нагрява при високи температури и различните свойства на свързващото вещество могат да предизвикат феномена на омрежване на омрежващи групи, като по този начин повлияят на работата на електрода. Следователно също така е много важно да се изследва ефектът от изсушаването на сърцевината върху ефективността на свързващото вещество.
Има тестове за анализ на топлинните характеристики на свързващо вещество на водна основа LA132 и SBR, температурата е твърде висока LA132 ще настъпи междумолекулно омрежване, което води до повреда на активното вещество с колектора на адхезията, влошаване на производителността на батерията, температурата на сушене трябва не е толкова висока, колкото 120 ° C, и използването на SBR полюс, производителността на температурата на сушене почти не се влияе от SBR, не се омрежва от топлината, силата на отлепване се поддържа на около 3.5 N/mm. N/mm или така.
5.Влияние на SBR върху производителността при ниски температури
Импедансът RB, RSEI и RCT на литиево-йонните батерии при ниски температурни условия ще се повиши с намаляването на температурата, но увеличението на RCT е най-голямо. Ако RCT при ниски температурни условия може да бъде намален, е възможно да се подобри нискотемпературната производителност на батерията. Факторът на SBR и намаляването на растежа на RCT на батерията при ниски температурни условия, прилагането на SBR може ефективно да подобри нискотемпературните характеристики на батерията.
По време на процеса на зареждане мембраната на SBR покрива определена специфична повърхностна площ от графит и литиевите йони са ефективно вградени в графита по време на процеса на предаване, като заобикалят SBR мембраната, за да достигнат графитната повърхност. Електролитът е носител на предаване на литиеви йони между положителните и отрицателните електроди в литиевите батерии, колкото по-добра е омокряемостта на електролита и SBR, толкова по-благоприятна е проводимостта на литиеви йони между интерфейсите. Различен SBR и едно и също електролитно омокряне е различно. Изборът на различни данни за нискотемпературния разряд на батерията SBR показва, че ефективността на омокряне на добрия SBR в сравнение с общия SBR има 4% подобрение, докато DCR на батерията при 0 ℃ е с 15% по-нисък от общия SBR. Въпреки че степента на подобрение на производителността на батерията чрез избор на SBR с малък коефициент на контакт не е толкова голяма, колкото други маршрути, въздействието върху производителността на батерията е значително подобрение за SBR.
6. Ефектът на SBR върху разширението на отрицателния електрод
Графитните полюсни накрайници с отрицателен електрод често срещат проблеми като отпадане и отскок с голяма дебелина. Разширяването на отрицателния полюс има важно въздействие върху производителността на цикъла на батерията, вътрешното съпротивление и т.н., така че трябва да разберем ефекта на свързващото вещество SBR върху разширението на отрицателния полюс. Отскокът на отрицателния полюс е свързан главно с физическите свойства на материала, като модул на еластичност, якост на скъсване, удължение и т.н. CMC играе главно ролята на удебеляване в суспензията на отрицателния електрод, а SBR играе силна свързваща роля , и поради високата еластичност на SBR частта от отрицателния електрод ще отскача в по-голяма степен след процеса на валцуване и колкото по-висок е модулът на еластичност и якост на SBR, толкова по-ниска е скоростта на разширение на отрицателния електрод.
Тестовете показват, че: анодното разширение е свързано с налягането по време на валцоване и модула на еластичност и якостта на свързващото вещество; същото съдържание на SBR, същото налягане по време на валцуване, колкото по-висок е модулът на еластичност и якостта на SBR, толкова по-ниска е скоростта на разширение на анода; колкото по-ниско е съдържанието на SBR, толкова по-ниско е налягането по време на валцуване, толкова по-малка е скоростта на разширение на предфизическите рафтове, пълното състояние и празното състояние; разширяването на анода води до деформация на сърцевината на ролката на батерията и засяга литиево-йонния транспортен канал, което от своя страна засяга цикличния цикъл на батерията и литиево-йонния транспортен канал. транспортен канал, което от своя страна оказва сериозно влияние върху производителността на цикъла на батерията.
Модулът на еластичност на SBR влияе върху отскока на полюсния елемент и колкото по-голям е модулът на еластичност, толкова по-малък е отскокът на дебелината на полюсния накрайник. При избора на материали за батерията трябва да дадем приоритет на избора на свързващо вещество с висок модул на еластичност и висока якост на скъсване и да се опитаме да намалим SBR по време на регулирането на съотношението на материала, така че да подобрим живота на батерията в цикъла .
7.Summary
В обобщение, процесът на производство на литиево-йонни батерии, суспензионен процес чрез проектиране на оптимизация на SBR, при специфични условия за подобряване на микроструктурата на SBR в полюсната част, в процеса на уплътняване за увеличаване на количеството SBR филм за съхранение на енергия и чрез това за подобряване на забавянето на предизвиканите от SBR лепкави ролки. Подобрете нискотемпературната производителност на батерията чрез подобряване на омокряемостта на електролита към SBR. Процесът на синтез на SBR приема различни средства, приема различни синтезирани мономери за SBR и регулира повърхността на SBR, за да направи SBR различни свойства , включително отделяне, гел и т.н., така че различните SBR ще покажат различна омокряемост на електролита, което е полезно за подобряване на нискотемпературните характеристики на литиевите батерии. помогне.
Като спомагателен материал в литиево-йонните батерии, SBR играе важна роля в процеса на хомогенизиране и покриване на графитни анодни материали. Въпреки това, миграционната нехомогенност на SBR поради скоростта на изпаряване на разтворителя може да доведе до отрицателно въздействие върху микроструктурата и производителността на батерията. За справяне с този проблем потенциални решения са оптимизирането на скоростта на сушене и избора на разтворител, както и подобряването на формулировката и процеса на приготвяне на SBR. Важно е точно да се контролира миграцията на SBR по време на производствения процес на литиево-йонни батерии. Чрез регулиране на параметрите на процеса на нанасяне на покритие, като температура на сушене, време на сушене и тип разтворител, миграционното поведение на SBR може да бъде оптимизирано, за да се постигне равномерно разпределение върху електродите и да се образува желана микроструктура. Това ще спомогне за подобряване на производителността и жизнения цикъл на батериите и ще допринесе допълнително за развитието на технологията за литиево-йонни батерии.
