接下來講極片中的鋰離子流,鋰離子通過孔隙中的電解液進行搬遷,渙散。電化學模型可用電荷守恒,濃度平衡方程描繪。在這兩個公式中,和極片微觀結構相聯系的參數首要有有限傳導、渙散等運送特性,而這些又與孔隙結構相關,可描繪這些有用運送特性參數,它們與孔隙率和孔隙迂曲度有聯系,因而,離子傳導首要與孔隙率;孔徑及其散布;孔隙的迂曲度;孔隙的連通性等相關。
具體看下孔隙率,它直接由極片涂層輥壓后的壓實體密度 , 涂層組分分量百分比 , 涂層組分真密度決議,而壓實密度首要由輥壓工藝操控。在注液工藝,電解液滋潤到極片孔隙中,如果沒有充沛滋潤,存在干區,就無法發作電化學反響,容量會丟失,比方極片內的盲孔。一般地,極片中存在兩種標準的孔隙: (1)顆粒內部的孔隙 ,標準為納米-亞微米級 ;(2)顆粒之間的孔隙 ,標準為微米級。這兩種結構的孔洞對電池功能影響都挺要害的。
別的,電極/電解液界面的電化學反響、固相鋰離子渙散等進程與活物質體積分數,固液界面面積,顆粒半徑等有關聯。以上就是極片微觀結構與電化學進程。
開端談談第三部分:極片工藝對微觀結構的影響。鋰離子電池極片制作一般工藝流程為:活性物質,粘結劑和導電劑等混合制備成漿料,然后涂敷在銅或鋁集流體雙面,經枯燥后去除溶劑構成極片,極片顆粒涂層通過壓實致密化,再裁切或分條。其間,對微觀結構影響巨大的工藝首要包含混料,涂布/枯燥,輥壓。
混料工藝要求:榜首電池漿料渙散均勻,如果漿料渙散不均,有嚴峻的聚會現象,電池的電化學功能遭到影響,導電劑散布不均勻會影響極片電子流,粘結劑散布不均勻會影響涂層結合強度;第二,漿料需要具有杰出的沉降安穩性和流變特性,滿足極片涂布工藝的要求,并得到厚度均一的涂層。
將附著于粉體上的空氣以液體介質替代。固體懸浮物的安穩化,阻止已經渙散的顆粒發作在聚會,渙散安穩效果有靜電安穩、空間位阻安穩?;炝瞎に囍型读享樞?,拌和工藝參數,環境溫濕度等都會影響漿料均勻性和安穩性,之前一篇文章提到過干法混料工藝時超高粘度拌和,剪切 力大能夠愈加充沛渙散顆粒細微容 易聚會的導電劑和粘結劑??倸w,混料工藝復雜,對電池影響大。(
鋰離子動力電池職業已經遍及選用狹縫揉捏式涂布技能制作電池極片,實踐工藝進程中,涂布液的均勻性、安穩性、邊緣和外表效應遭到涂布液的流變特性影響,然后直接決議涂層的質量。選用理論剖析、涂布試驗技能、流體力學有限元技能等研討手法能夠進行涂布窗口的研討,涂布窗口就是能夠進行安穩涂布,得到均勻涂層的工藝操作規模,其遭到三類要素的影響:
(1)流體特性,如粘度μ、外表張力σ、密度ρ;
(2)揉捏模頭幾何參數,如涂布間距H,模頭狹縫尺度w;
(3)涂布工藝參數,如涂布速度v,漿料送料流量Q等。
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極片枯燥進程中,溶劑蒸騰時,涂層總會閱歷必定的縮短,固體物質在濕涂層中互相挨近,最終構成多孔的枯燥電極結構。在涂層縮短和溶劑蒸騰進程中,添加劑容易搬遷,可能在多孔電極中重新分配,比方遍及認為存在的粘結劑搬遷。當枯燥速度太高時,涂層外表溶劑蒸騰,可溶性的或渙散性的粘結劑傾向于以高濃度存在于涂層外表。部分富集必定導致其他區域量削減,比方涂層和集流體界面粘結劑削減會導致涂層結合強度低。而且粘結劑散布不均勻也會導致電池電化學功能裂化。因而,枯燥條件以及溶劑蒸騰對電極制作進程是非常重要的。(關于鋰電池極片涂布枯燥工藝更具體專業基礎知識請檢查本大眾號文章:技能福利:一種剖析鋰電池極片涂布枯燥進程的新方法,未群發點擊大眾號菜單 鋰電技能 檢查)
在輥壓進程中,雙面涂敷顆粒涂層的極片被送入兩輥的間隙中,在軋輥線載荷效果下涂層被壓實,涂層密度由初始值ρc,0變為ρc。別的,因為正負極資料自身性質差異,正負極極片輥壓進程微觀結構改變也不相同。正極顆粒資料硬度大,不容易發作變形,而石墨負極硬度小,壓實進程會發作塑性變形??倸w,輥壓工藝對極片孔隙結構起決議性效果,激烈影響電池功能。