I. Analiza tehnologije pripreme suhe elektrode
1. Uvod u suhe i vlažne procese i poređenje materijala
Tradicionalni mokri proces uključuje miješanje aktivnog materijala, provodljivog agensa i veziva u rastvaraču u određenim omjerima, a zatim premazivanje mješavine na površinu kolektora struje pomoću proreze{0}}matrice za nanošenje kalandrom.
Suhi proces uključuje suho{0}}jednako miješanje aktivnih čestica i provodnih agensa, dodavanje veziva, formiranje-samonosivog filma fibrilacijom veziva i konačno njegovo kalandiranje na površinu kolektora struje.
2. Proces proizvodnje suhe folije
2.1 Samono-Proces pripreme suhe folije
Metode suvog filma uključuju fibrilaciju veziva i elektrostatičko raspršivanje, pri čemu je fibrilacija veziva glavna tehnika. Elektrostatičko raspršivanje slabi fibrilaciju veziva u kasnijoj obradivosti, stabilnosti prianjanja, fleksibilnosti elektroda i izdržljivosti.
Fibrilacija veziva: Aktivni materijal u prahu i provodljivo sredstvo se miješaju, dodaje se PTFE vezivo, a vanjska velika smična sila se primjenjuje na fibrilirani PTFE, prah filma za vezivanje elektroda. Smjesa se zatim ekstrudira u-samonoseći film.
Elektrostatičko raspršivanje: Aktivni materijal, provodljivo sredstvo i čestice veziva su prethodno-pomiješane s plinom pod visokim-pritiskom. Prah se negativno nabija preko elektrostatičkog pištolja za prskanje i nanosi na pozitivno nabijeni kolektor struje od metalne folije. Kolektor-prevučen vezivom se zatim vruće-preša; otopljeno vezivo prianja za druge prahove i komprimuje se u samonosnu foliju.
2.2 Princip tehnologije suvog procesa fibrilacije
Fibrilacija transformiše PTFE u fibrile pod spoljnom silom smicanja. Zbog niskih van der Waalsovih sila PTFE-a i labavog slaganja, sile smicanja pretvaraju aglomerate u fibrile koje formiraju prah elektrode za mrežno vezivanje.
Temperatura i smicanje su kritični faktori koji utiču na PTFE fibrilaciju. Iznad 19 stepeni, PTFE prelazi iz trikliničkog u heksagonalni kristalni sistem, omekšavajući molekularne lance i omogućavajući fibrilaciju.
Izrada fibrilacionog filma{0}} prethodi kalandranju elektroda. Uobičajena oprema za fibrilaciju uključuje mlazne mlinove, pužaste ekstrudere i otvorene mlinove.
Nakon temeljitog miješanja PTFE i aktivnog materijala, smjesa se ubacuje u mašinu za fibrilaciju. Pod pritiskom valjka formira-samonoseći film. Eksperimentalni podaci pokazuju da niže brzine dodavanja povećavaju impedanciju elektrodnog filma, dok veća sila kalandranja smanjuje impedanciju.
II. Suha vs. mokra elektroda: prednosti i nedostaci
1. Niža cijena: 18% smanjenje troškova proizvodnje
Proces sušenja ima manje koraka. Masovna proizvodnja smanjuje troškove proizvodnje ćelija za 18% (0,056 RMB/Wh). U mokroj preradi, premazivanje/sušenje i oporavak rastvarača čine 22,76% i 53,99% troškova opreme, rada, postrojenja i energije. Suhi proces zamjenjuje premazivanje suspenzije sa samonosećim formiranjem filma, eliminirajući NMP rastvarač, sušenje elektroda i obnavljanje rastvarača-značajno smanjujući troškove.
Suhi proces je ekološki{0}}prikladniji i skalabilniji. Toksični NMP (N-metilpirolidon) zahtijeva energetski-intenzivnu reciklažu u vlažnim procesima. Suva obrada bez rastvarača-pojednostavljuje radni proces, smanjuje otisak opreme i omogućava-proizvodnju elektroda velikih razmjera.
2. Veća gustoća aktivnog materijala: 20% povećanje gustoće energije
PTFE fibrilacija omogućava glatkiju morfologiju suhih elektroda u odnosu na mokre elektrode. Isparavanje rastvarača u mokroj obradi stvara praznine između aktivnog materijala i provodnih sredstava, smanjujući gustinu sabijanja. Bez sušenja, suhe elektrode uklanjaju praznine, osiguravajući čvršći kontakt čestica.
Suhe elektrode postižu veću gustinu sabijanja sa manje pukotina/mikro{0}}pora:
- LFP: 2,30 g/cm³ → 3,05 g/cm³ (+32.61%)
- NMC: 3,34 g/cm³ → 3,62 g/cm³ (+8.38%)
- Grafitna anoda: 1,63 g/cm³ → 1,81 g/cm³ (+11.04%)
Veći sadržaj aktivnog materijala po zapremini omogućava veću gustoću energije.
Suve baterije postižu 20% veću gustinu energije pod identičnim uslovima. Maxwell podaci pokazuju da suve elektrode prelaze 300 Wh/kg, s potencijalom od 500 Wh/kg.
Suve elektrode podržavaju veće granice debljine (30 µm–5 mm naspram mokrih 160 µm), povećavajući površinski kapacitet i kompatibilnost sa različitim aktivnim materijalima.
3. Superiorne električne performanse
Laboratorijski testovi potvrđuju da se baterije sa suvim{0}}procesom odlikuju životnim ciklusom, izdržljivošću i impedancijom. Mreža fibrila poboljšava stabilnost materijala i električne performanse.
U mokroj obradi, 500 ciklusa akumulira unutrašnje naprezanje aktivnih čestica, uzrokujući-pukotine poprečnog presjeka koje smanjuju performanse baterije. U suhoj obradi, fibrilna mreža oblaže aktivne materijale, zadržavajući strukturni integritet nakon 500 ciklusa uz minimalne površinske pukotine. Mrežasta struktura takođe potiskuje ekspanziju aktivnog materijala, sprečava odvajanje čestica od strujnih kolektora i poboljšava stabilnost i električne performanse.
Kontaktirajte nas za više informacija o našojotopine suhih elektroda.
