Литий-ионный аккумулятор полное разрешение

Новости сети аккумуляторов энергии в Китае: ионно-литиевые батареи - это вторичная батарея. Батареи (перезаряжаемые батареи) в основном зависят от Li +, встроенного вперед и назад между двумя электродами и встроенного для работы. Расширяется развитие отрасли переработки и сбыта, например, производство литий-ионных аккумуляторов для энергетических автомобилей.

Эта тема разделена на две части: верхнюю и нижнюю, последняя посвящена принципу работы литий-ионного аккумулятора, рецептуре и технологическому процессу. Следующая лекция - Производство и производительность литиевых батарей, эта статья - последняя.

А, принцип работы

1, анодная структура

LiCoO2 (PVDF) + + проводящий агент, связующая жидкость (алюминиевая фольга)

2, структура катода

Графит + проводящий агент, загуститель (CMC) + связующее (SBR) + жидкость (медная фольга)

3, принцип работы

3.1 процесс зарядки

Источник питания для подзарядки батареи, положительный на электронном е, работающий на катоде через внешнюю цепь, представляет собой ион лития Li + «прыжок» с положительного электролита, «пролезть» отверстия обмотки диафрагмы, «плавание» прибыло на катод, и сбежали бы, чтобы приехать вместе. В настоящее время:

При положительном ответе на:

Об отрицательном ответе это:

3.2 процесс разряда аккумулятора

Электрический разряд имеет постоянное изгнание и постоянное сопротивление разряда, электричество фактически находится во внешней цепи с постоянным изгнанием, может изменяться по напряжению переменного сопротивления, постоянное сопротивление разряда является сущностью батареи отрицательным, а резистор через электронный. Следовательно, пока катодный электрон не может убежать от катода к аноду, батарея не будет разряжаться. Электронный и Li + действует одновременно, в одном и том же направлении различается, но дорога идет разрядка, электроны с катода по электронному проводнику побежали к аноду, ион лития Li + с катода «прыгает» в электролит, "залезть" на отверстия обмотки диафрагмы, "поплыть" к аноду и сбежать бы вместе.

3.3 характеристики заряда и разряда

В аноде батарей используются LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O2, из которых LiCoO2 представляет собой очень стабильную структуру кристаллического слоя, но при удалении от LiCoO2 x иона Li его структура может измениться, но то, что нужно изменить, зависит от размера x.

В ходе исследования было обнаружено, что, когда x> 0,5, структура Li1-xCoO2 чрезвычайно нестабильна, может привести к разрушению кристаллической структуры, ее внешние характеристики для аккумуляторов превышены. Таким образом, используемые батареи должны пройти предел зарядного напряжения, чтобы контролировать значение Li1 - xCoO2 x, среднее напряжение зарядки не менее 0,5 x больше 4,2 В, тогда кристаллическая структура Li1 - xCoO2 все еще стабильна. .

Сам отрицательный C6 имеет свои особенности, когда в первый раз положительный Li LiCoO2 заполняется до отрицательного C6, когда Li возвращается в анодный разряд LiCoO2, но после этого в центре катода C6 должна быть часть Li, чтобы Обеспечьте нормальное включение заряда-разряда Li в следующий раз, в противном случае аккумуляторы разряжаются, чтобы гарантировать, что часть Li находится в аноде C6, обычно путем ограничения порогового напряжения разряда для достижения: безопасного максимального напряжения заряда 4,2 В или меньше, пороговое напряжение разряда составляет 2,5 В или выше.

Принцип заключается в кристаллизации эффекта памяти в литиевом электричестве. Почти не вызывает такой реакции в бассейне. Однако литий-ионный аккумулятор во многих случаях падает, а поставленная заправочная емкость все равно будет, причина этого сложна и разнообразна. В основном это изменение материалов самого анода, с молекулярного уровня, катод для дырочной структуры иона лития будет постепенно разрушаться, скопление; С химической точки зрения, анодные материалы активно пассивируются, появляются побочные эффекты для образования других стабильных соединений. Физически материал анода будет постепенно растрескиваться и т. Д., Короче говоря, в конечном итоге батарея может свободно перемещаться в процессе зарядки и разрядки литий-ионного числа.

Избыточная зарядка и чрезмерная разрядка электродов литий-ионных аккумуляторов вызывают необратимое повреждение на молекулярном уровне, может быть интуитивно понятным, углеродный разряд анода вызовет чрезмерное высвобождение иона лития, и структура его слоя, по-видимому, разрушится, чрезмерная зарядка потребует слишком много лития ион втиснут в структуру катодного углерода, и часть иона лития больше не может высвобождаться.

Неподходящая температура вызовет внутреннюю химическую реакцию литий-ионного аккумулятора, чтобы генерировать мы не хотим видеть другие соединения, поэтому во многих литий-ионных аккумуляторах между катодом установлена защитная диафрагма для контроля температуры или добавки к электролиту. Если аккумулятор нагревается до определенного уровня, закрыто отверстие в композитной мембранной пленке или происходит дегенерация электролита, внутреннее сопротивление аккумулятора увеличивается до момента отключения, аккумулятор больше не нагревается, убедитесь, что температура аккумулятора в норме.

Во-вторых, рецептура и технологический процесс литий-ионных аккумуляторов.

1. Катодная формула

1.1 положительная формула: LiCoO2 + проводящий агент, связующее + закрепляющая жидкость (алюминиевая фольга)

LiCoO2 (10 микрон): 96,0%

Проводящий агент (углерод ECP) 2,0%

Клей (PVDF761) 2,0%

NMP (увеличение) связи: вес твердого вещества, чем около 810, 1496

А) положительный контроль вязкости 6000 сПс (3) ротор температуры 25;

Б) Масса НМП должна быть соответствующей регулировки, желательно с учетом требований вязкости;

В) обратите особое внимание на влияние температуры и влажности на вязкость

Положительный активный материал:

Кобальтовая кислота лития: положительный активный материал, литий-ионный источник, источник для увеличения литиевой батареи. Неполярные вещества неправильной формы, размер частиц D50 обычно от 6 до 8 микрон, содержание воды 0,2% или менее, обычно в форме щелочи, значение pH около 10-11.

Литий-марганцевая кислота: неполярные вещества, неправильной формы, размер частиц D50, как правило, 5-7 микрон, содержание воды 0,2% или меньше, обычно слабощелочная, значение pH 8 или около того.

Электропроводящий агент: контактная цепь, содержание воды <1%, размер частиц обычно 1-5 микрон. Сажа с превосходной проводимостью, сверхпроводимость, часто используется, например, углеродная сажа Carbon ECP и ECP600JD, ее роль: улучшить проводимость анодных материалов, компенсировать положительную электронную проводимость активного материала; Улучшите положительную пластину количества абсорбирующей жидкости электролита, увеличьте реакцию интерфейса, уменьшите поляризацию.

Связующее PVDF: неполярные вещества, цепочка, диапазон молекулярной массы от 300000 до 3000000; после поглощения воды падает молекулярная масса, изменение вязкости. Используется для соединения кобальтовой кислоты лития, проводящего материала и алюминиевой фольги или алюминиевой сетки. Используемые бренды, такие как Kynar761.

NMP: слабополярная жидкость для растворения / набухания PVDF, используемая для одновременного разбавления пульпы.

Установочная жидкость (анодный вывод): из алюминиевой фольги или алюминиевой ленты.

Рецепт анода: 1,2 + графитовый проводящий агент + загуститель (CMC) + связующее (SBR) + жидкость (медная фольга)

Материалы анода (графит): 94,5%

Проводящий агент (углерод ECP): 1,0% (джинсовая сверхпроводящая сажа)

Связующее (SBR): 2,25% (SBR = латекс бутадиенстирольного каучука)

Загуститель (CMC), 2,25% натрийкарбоксиметилцеллюлоза (CMC =)

Вода: вес твердого материала соотношение 1600: 1417,5

A) контроль отрицательной вязкости CPS, 5000-6000 (3) температура 25 ротор

Б) вес воды требует соответствующей регулировки, желательно с учетом требований вязкости;

C) обратите особое внимание на влияние температуры и влажности на вязкость

2, положительные и отрицательные смешанные материалы

Графит: активный катодный материал, основной материал катодной реакции; В основном делится на две категории: природный графит и искусственный графит. Неполярные вещества, уязвимые к загрязнению неполярными веществами, легко растворяются в неполярных веществах; С трудом впитывает воду, плохо растворяется в воде. После того, как загрязненный графит, диспергированный в воде, легко воссоединяется. Средний диаметр частиц D50 около 20 мкм. Форма частиц разнообразная и более неправильная, в основном сферическая, пластинчатая и волокнистая.

Проводящий агент, его функция:

A) улучшить катодную часть, проводимость компенсации электронной проводимости активного материала катода.

Б) улучшить глубину реакции и использование.

В) предотвратить образование дендритов.

D) используя способность проводящих материалов поглощать жидкость, улучшить реакцию на границе раздела, уменьшить поляризацию (можно выбрать с или без в соответствии с распределением частиц графита по размеру).

Добавки: уменьшают необратимую реакцию, улучшают прочность сцепления, улучшают вязкость суспензии, предотвращают осаждение пульпы.

Загуститель / агент против осаждения (CMC): высокомолекулярные полимерные соединения, растворимые в воде и полярном растворителе.

Изопропиловый спирт: слабый полярный материал, может снизить полярность клеевого раствора после вступления Китая в ВТО, улучшить совместимость графита и клеевого раствора; Обладают сильным пеногасителем; Легко каталитическая адгезивная сетчатая цепь, улучшает прочность склеивания.

Этанол: слабый полярный материал, может снизить полярность клеевого раствора после вступления Китая в ВТО, чтобы улучшить совместимость графита и клеевого раствора; Обладают сильным пеногасителем; Легкая каталитическая адгезивная линейная цепь, улучшающая прочность склеивания, эффект изопропилового спирта и этанола по сути такой же, при массовом производстве можно учитывать факторы затрат, а затем решить, какой из них добавить).

Клеи на водной основе (SBR): с использованием графита и проводящего агента, добавок и медной фольги или медной сетки вместе. Эмульсия с низкомолекулярными линейными цепями, легко растворимая в воде и полярных растворителях.

Деионизированная вода или дистиллированная вода, разбавитель, нужно ли добавлять, изменить размер жидкости.

Катодный свинец: из медной фольги или никеля.

2.1 анодная смесь:

2.1.1 предварительная обработка сырья

1) литий-кобальтовая кислота: дегидратация. При выпечке в течение 2 часов или около того обычно используется 120 ° C при атмосферном давлении.

2) проводящий агент: дегидратация. 200 ° C при выпечке обычно 2 часа или около того.

3) клей: обезвоживание. 120-140 ° C обычно используется при атмосферной выпечке в течение 2 часов, температура выпечки зависит от размера молекулярной массы решения.

4) NMP: обезвоживание. С помощью обезвоживания с помощью молекулярного сита или использования специальных средств, прямого использования.

2.1.2 шаровая мельница материала:

1) более четырех часов, просеивание изолированной шаровой мельницы;

2) LiCoO2 и Carbon ECP разливают в бочки, добавляя мелющие шары (сухие: = 1: 1), на прокатные цилиндры и шаровую мельницу, регулирование скорости более 60 об / мин.

2.1.3 сырье с:

1) растворение клея (по стандартной концентрации) и термообработка.

2) шаровая мельница с кобальтовой кислотой, литием и проводящим материалом: предварительное смешивание порошка, лития с кобальтовой кислотой и проводящего материала, улучшение функции и электропроводности воссоединения. Соответствует мякоти после неразделенного распределения в клее, время измельчения шара обычно составляет 2 часа; Чтобы избежать смешивания с примесями, часто используют шар агата для мезона шаровой мельницы.

2.1.4 порошковая дисперсия, влажная:

Принцип: твердый порошок помещается в воздух, с течением времени, будет частью воздуха на поверхности твердой адсорбции, жидкого клея после соединения, жидкости и газа на твердой поверхности; Если соотношение адсорбции твердого вещества и газа с силой адсорбции жидкости сильное, жидкость не может смачивать твердое тело; Если соотношение адсорбции твердой и жидкой фаз и сила адсорбции газа велики, твердые и жидкие частицы могут впитываться в газ.

Когда угол смачивания 90 ° или меньше, твердая вода. Когда угол смачивания> 90 °, твердое тело не влажное.

Анодный материал всех членов команды может пропитывать клеевой раствор, поэтому положительный порошок относительно легко рассеивается.

Влияние дисперсионного метода диспергирования:

1) метод инкубации (долгое время, эффект плохой, но не исходный материал повреждения структуры);

2) метод смешивания: вращение или вращение и вращение (время короткое, эффект хороший, но может повредить структуру отдельных материалов).

Эффекты крыльчатки крыльчатки с дисперсионной скоростью обычно включают змеевик, бабочку, шар, лопасти, шестерни и т. Д. Обычное змеевик, бабочка, крыльчатка лопаточного типа трудно справиться с разбросанными материалами или ингредиентами на начальной стадии; Сферический, форма шестерни используется для разгона низкого статуса сложности, эффект лучше.

Скорость перемешивания зависит от скорости рассеивания. Как правило, чем выше скорость перемешивания, тем быстрее происходит разбрасывание, но структура самого материала и больше повреждение оборудования.

Влияние концентрации на скорость диспергирования. Обычно концентрация суспензии меньше, тем быстрее она рассеивается, но слишком тонкая суспензия приведет к увеличению потерь материала и увеличению осаждения пульпы.

Влияние концентрации на прочность сцепления. Концентрация, чем больше мягкая система, чем больше интенсивность, тем больше сила сцепления; Чем ниже концентрация, тем меньше прочность склеивания.

Влияние степени вакуума на скорость диспергирования. Высокий вакуум выгоден для материала на поверхности зазора и газового разряда, снижает трудность адсорбции жидкости. Материал в случае невесомости или более слабой силы тяжести значительно снижает трудность равномерного распределения.

Влияние температуры на скорость диспергирования. Хорошая соответствующая температура, текучесть суспензии, легко наносится. Слишком горячая паста легко покрывается коркой, слишком холодная жидкая суспензия будет снижена.

Разбавление: отрегулируйте размер до соответствующей концентрации, что является преимуществом для покрытия.

2.1.5 шаги

А) объединит динамический смеситель NMP (100 л) до 80 ° C, взвесит и PVDF соединит, запустит; Настройки параметров: скорость до 25 + 2 об / мин, 115-125 минут;

B) включите систему охлаждения, будет получен средний размер положительного сухого измельчения четыре раза, каждый временной интервал 28-32 минуты, третий раз зарядка в зависимости от материалов, которые вам нужно добавить, четвертый NMP присоединяется после загрузки; Параметры смесительной машины Настройки: скорость 20 плюс-минус 2 оборота в минуту

C) загрузка в четвертый раз для высокоскоростного перемешивания, через 30 + 2 минут, время 480 + 10 минут; Параметр машины динамического перемешивания Установки: оборот на 30 + 2 об / мин, начиная с 25 + 2 об / мин;

D) вакуумное смешивание: смешайте силовую машину, подключенную к вакууму, поддерживайте степень вакуума 0,09 МПа, смешивание 30 + 2 минуты; Параметры динамического смесителя Установки: обороты 10 + 2 минуты, начиная с 8 + 2 оборотов в минуту

Д) берут объёмом 250-300 мл, для измерения вязкости используется вискозиметр; Условия испытаний: число оборотов ротора 5, 12 или 30 об / мин, температурный диапазон 25 ° С;

F) извлеченный из динамического смесителя анодного материала для коллоидной мельницы, просеивания, в то же время на чаше из нержавеющей стали с логотипом, и операторы плазменного оборудования после передачи могут быть в процессе операции притока целлюлозы.

2.1.6 вопросы, требующие внимания

А) завершить, очистить станочное оборудование и рабочую среду;

Б) при эксплуатации машины, необходимо обратить внимание на безопасность, чтобы не ударить головой.

2.2 катодная смесь

2.2.1 предварительная обработка сырья:

1) графит:

A, смешивание, гомогенизация сырья и улучшение консистенции.

Выпечка при атмосферном давлении, B, 300 ~ 400 ° C для удаления маслянистых веществ с поверхности, улучшения совместимости с адгезионной способностью на водной основе, ремонта круглых краев графитовой поверхности (некоторые материалы, чтобы сохранить характеристики поверхности, не допускаются к запеканию, или низкая производительность ).

2) клеи на водной основе: соответствующее разбавление, улучшение диспергируемости.

2.2.2 добавка, смачиваемая и диспергированная:

1) полярность графита и клеевого раствора различна, не легко намазывается.

2) можно использовать спиртово-водный раствор сначала графита для первоначального смачивания, затем смешанный с клеевым раствором.

3) должно снизить концентрацию смешивания, улучшить дисперсность.

4) процесс диспергирования с целью уменьшения полярного и неполярного расстояния, улучшения потенциальной энергии или поверхностной энергии, так как эндотермическая реакция, снижение общей температуры во время смешивания. Если позволяют условия, должна быть соответствующая температура смешивания, повышающаяся и позволяющая легко нагревать, увеличивая в то же время текучесть, облегчая диспергирование.

5) процесс смешивания, такой как добавление процесса вакуумной дегазации, удаление газа, содействие адсорбции твердой и жидкой фаз, эффект намного лучше.

6) принцип диспергирования, метод диспергирования с положительными ингредиентами в соответствующем содержании

2.2.3 разбавление:

Отрегулируйте размер до соответствующей концентрации, легко наносится.

2.2.4 шаровая мельница для материалов

1) будет отрицательным, и Ketjen black ECP к НДС одновременно с добавлением шаровой мельницы (сухие мелющие шары: = 1: 1. 2) в валке на бутылке и шаровой мельнице, регулировка скорости более 60 об / мин;

2) более четырех часов, просеивание изолированной шаровой мельницы;

2.2.5 шаги

1) чистая вода, нагретая до 80 ° C в динамическом смесителе (2 л)

2) добавление КМЦ, перемешивание 60 + 2 минуты; Параметры смесительной машины Установки: оборот 25 + 2 минуты, начиная с 15 +/- 2 об / мин;

3) добавить SBR и деионизированную воду и перемешивать 60 + 2 минуты;

Параметр динамического смесителя Установки: оборот на 30 + 2 минуты, начиная с 20 плюс-минус 2 об / мин;

4) отрицательные сухие точки, в четыре раза превышающие среднее значение для соединения, одновременная зарядка в чистой воде, 28-32 минуты каждый временной интервал; Параметры динамического смесителя Установки: обороты 20 + 2 об / мин, начиная с 15 +/- 2 об / мин;

5) четвертая загрузка для высокоскоростного перемешивания, через 30 + 2 минут, время 480 + 10 минут;

Параметр машины динамического перемешивания Установки: оборот на 30 + 2 об / мин, начиная с 25 + 2 об / мин;

6) вакуумное смешивание: смешайте силовую машину, подключенную к вакууму, поддерживайте степень вакуума от 0,09 до 0,10 МПа, перемешивание 30 + 2 минуты;

Параметры динамического смесителя Установки: обороты 10 + 2 минуты, начиная с 8 + 2 оборотов в минуту

7) берут объем 500 мл, для измерения вязкости используется вискозиметр;

Условия испытаний: ротор № 5, частота вращения 30 об / мин, температурный диапазон 25 ° С;

8) будут катодные материалы, извлеченные из динамической смесительной машины для измельчения и просеивания, в то же время на чаше из нержавеющей стали с логотипом, а операторы плазменного оборудования после передачи могут быть в процессе работы с потоком целлюлозы.

2.2.6 вопросы, требующие внимания

1) комплектные, уборочные машины и оборудование и производственная среда;

2) при работе с машиной нужно обращать внимание на безопасность, чтобы не удариться головой.

Ингредиенты на заметку:

Избегайте смешивания с другими примесями;

Для предотвращения разбрызгивания навозной жижи;

Концентрация суспензии (твердых частиц) от высокой до низкой постепенно регулируется, чтобы не увеличивать неприятности;

Обратите внимание на то, чтобы в процессе смешивания прерывистые скребковые стороны и дно обеспечивались равномерным распылением;

Размер не следует ставить на полки надолго, чтобы не допустить выпадения осадков или однородности;

После запекания материалы должны быть герметизированы, охлаждающая может присоединиться, чтобы не изменить свойства составляющих материалов;

Приоритет времени перемешивания зависит от производительности оборудования, количества материала;

Рабочее колесо, используемое в сложности изменения дисперсии пульпы, не может быть изменено, может быть для регулировки скорости от медленной до быстрой, чтобы избежать повреждения оборудования;

Перед разгрузкой до размера сита удалите более крупные частицы, чтобы предотвратить образование отложений из-за обрыва ленты;

Для ингредиентов персонал должен усилить обучение, чтобы обеспечить мастер профессиональные знания, чтобы избежать катастрофы;

Ключевой ингредиент равномерно распределен, захватывает центр, другие способы могут регулироваться.

A, требуемые параметры производства батареи

1, размер полюсного наконечника

2, плазменная технология

А) установить размер жидкости

Анод (алюминиевая фольга), прерывистое покрытие

Катод (медная фольга), прерывистое покрытие

Б) требования к массе суспензии

Через 3 года анодную пасту для следующего процесса:

Резка большого отрезка мелкого кусочка в соответствии с отрезком (с) выпечкой отслаивающего полюса ушной сваркой отрицательного после пульпы для следующего процесса:

Резка большого отрезка мелкого кусочка по кусочку (с) выпечка отслаивание ушной сварки

4, отслаивание

5, с решениями

6, обжаренный лист

Примечание: степень вакуума вакуумной системы - 0,095-0,10 МПа. Защита для газообразного азота высокой чистоты, давление газа более 0,5 МПа

7, ухо

А) положительный:

Ушко положительного полюса в положительной пластине с помощью ультразвуковой сварки. Конец алюминиевой планки с кромкой кнопки смыва.

Б) отрицательный:

Размер никеля: 0,10 x 3,0 x 48 мм, никель непосредственно при точечной сварке, точка точечной сварки направлена на предмет 8-точечного никеля, выровненного по правому краю с катодной вставкой с правой стороны, никель на конце изделия и кромка панели смыва.

8 размер диафрагмы: 0,025 * 44,0 * 790 +/- 5 мм

9 ширина иглы: 22,65 + / - 0,05 мм

После 10 давления сердечник: обмотка батареи, сначала в нижней части батарей, как 24 мм шириной прозрачной ленты, повторно занять машину холодного прессования два раза.

Требования перед 11 батареями в корпусе

Гуммированная бумага 1:10. 0 x 38,0 + / - 1,0 мм, клейкая бумага равномерно распределена по обеим сторонам батарей;

Лента 2:10. 0 x 38,0 + / - 1,0 мм, никелевая полоса посередине ленты.

Клееная бумага 3:24. 0 x 30,0 + / - 2,0 мм, клейкая бумага, равномерно распределенная по обеим сторонам батарей;

Никелевая полоска с правой стороны находится на расстоянии 7,0 +/- 1,0 мм от батареек с правой стороны.

12 пакет оболочки

При упаковке и применении обеими руками медленно батареи в корпус батареи, царапины батареи запрещены.

13 сварка уха отрицательного полюса

Анодная никелевая полоса и стальная оболочка с точечной сварочной машиной для сварки, чтобы обеспечить прочность сварки, виртуальная сварка запрещена.

14 лазерная сварка

Приспособление для лазерной сварки должно быть осторожным, может быть выполнено только после корпуса аккумулятора и крышки с хорошей сваркой, обратите внимание, чтобы избежать частичной сварки.

Вакуумная печь на 15 батарей

Замечание:

1) степень вакуума вакуумной системы 0,095 ~ 0,10 МПа;

(2) защита для газообразного азота высокой чистоты, давление газа> 0,5 МПа;

(3) вакуумная закачка азота каждый час