Có một số vấn đề trong quá trình sản xuất và ứng dụng vật liệu niken cao: khi hàm lượng niken tăng lên, công suất giảm do chuyển đổi nhiều pha trong quá trình sạc và phóng điện; tổng lượng LiOH và Li2CO3 trên bề mặt tăng lên và bùn trong quá trình đồng nhất hóa sẽ xuất hiện. Vật liệu này dễ tạo gel và pin dễ sinh khí khi bảo quản ở nhiệt độ cao; sự ổn định nhiệt trở nên kém. Điều này liên quan đến việc kết hợp các vật liệu với chất điện phân, chất kết dính, chất dẫn điện, v.v.
Chất kết dính có thể tăng cường tiếp xúc giữa vật liệu hoạt động và chất dẫn điện cũng như bộ thu dòng điện, giữ cho cấu trúc của miếng cực ổn định trong quá trình nạp và xả. Hiệu suất của chất kết dính, chẳng hạn như độ bám dính, tính linh hoạt, khả năng chống kiềm, tính ưa nước, v.v., ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của pin. Đó là một phương pháp đơn giản và thiết thực để tối ưu hóa hiệu suất tổng thể của pin bằng cách cải thiện chất kết dính. Polyvinylidene fluoride (PVDF), hiện đang được sử dụng rộng rãi trong pin lithium-ion thương mại, là chất kết dính cực âm tuyệt vời với hằng số điện môi cao, độ ổn định điện hóa tốt và đặc tính liên kết vượt trội.
Trong bài báo này, hai loại chất kết dính PVDF sửa đổi được sử dụng. Do quy trình điều chế khác nhau nên có sự khác nhau về khối lượng phân tử, chủng loại và vị trí của các nhóm trên mạch polyme. Keo A được điều chế bằng quá trình trùng hợp nhũ tương. Các monome được phân tán trong nước nhờ chất nhũ hóa và khuấy cơ học để tạo thành nhũ tương, sau đó chất khởi tạo được sử dụng để bắt đầu quá trình trùng hợp của các monome. Polyme latex thu được được khử nhũ tương, rửa sạch và sấy khô để thu được sản phẩm PVDF; keo B được điều chế bằng quá trình trùng hợp huyền phù. Monome hòa tan trong chất khởi tạo lơ lửng trong nước dưới dạng giọt để trùng hợp gốc tự do tạo ra polyme, và thành phẩm thu được bằng cách ly tâm, rửa và sấy khô. So với quá trình trùng hợp nhũ tương, quá trình trùng hợp huyền phù sau xử lý đơn giản hơn vì không cần sử dụng chất hoạt động bề mặt, hàm lượng tạp chất thấp hơn, kích thước hạt sản phẩm lớn hơn, khối lượng phân tử tương đối và sự phân bố tương đối ổn định .
1. Kiểm tra hiệu suất và sản xuất pin nút
Pin cúc áo sử dụng vỏ pin CR2032, với mảnh cực NCM622 làm cực dương, mảnh kim loại lithium làm cực âm, thêm chất phân tách, thêm một lượng chất điện phân thích hợp, chất phụ gia là vinyl clorua, và cuối cùng là dập và niêm phong để tạo ra một NCM/Li nửa tế bào. Tất cả các quy trình lắp ráp được thực hiện trong hộp găng tay khí argon. Trong thí nghiệm này, năm công thức vữa (xem Bảng 1) được sử dụng để khảo sát ảnh hưởng của thành phần lên hệ thống NCM622 khi tổng hàm lượng chất kết dính là 2%, bao gồm các đặc tính của vữa, mảnh cực và khả năng hoạt động của NCM/Li nửa tế bào.
Từ Hình 2 có thể thấy BS của công thức 3 và 5 ở cùng độ cao không thay đổi nhiều, giá trị nhỏ và mẫu 1 có dao động nhất định trong khoảng từ 14 đến 21 mm. Kết quả của chỉ số không ổn định của bùn (TSI) được đo bằng thiết bị được thể hiện trong Bảng 2. Các giá trị TSI của bùn đều nhỏ và các giá trị TSI hàng ngày vẫn giữ nguyên hoặc có rất ít sự khác biệt, cho thấy rằng bùn ổn định theo ba tỷ lệ. Tất cả đều tốt. Do đó, chất kết dính hỗn hợp PVDF được chọn trong thí nghiệm có thể thích ứng tốt với các đặc tính của các vật liệu khác trong công thức, đồng thời có đặc tính chống kết tụ và chống huyền phù tốt, do đó độ ổn định của bùn tốt.
Kiểm tra độ bám dính và độ bền của tấm 2 cực
Độ bám dính là một chỉ số hiệu suất quan trọng của chất kết dính đối với pin lithium ion, nghĩa là độ bền vỏ giữa vật liệu hoạt tính và chất dẫn điện và bộ thu dòng được kiểm tra. Kiểm tra độ bám dính của mảnh cực được thực hiện và kết quả được thể hiện trong Hình 3.
Mảnh cực được xử lý ép nguội theo cặp để mô phỏng trạng thái của mảnh cực ắc quy. Sau khi cán, hoạt chất, chất dẫn điện và chất kết dính trên miếng cực sẽ tiếp xúc gần hơn nên lực liên kết và lực ép sẽ lớn hơn so với màng. Qua so sánh có thể thấy chỉ thêm keo A thì lực liên kết yếu. Với sự gia tăng hàm lượng keo B, lực liên kết của miếng cực tăng lên nhanh chóng. Nếu dùng keo B nguyên chất thì miếng cực trước và sau khi cán cho chất lượng rất tốt. Thuộc tính liên kết.
Thử nghiệm điện trở bề mặt của miếng cực được thực hiện và kết quả được hiển thị trong Hình 4. Điện trở bề mặt của miếng cực trước và sau khi cán không khác nhau nhiều, và điện trở bề mặt của công thức 1-5 không nhiều khác nhau, chỉ ra rằng sau khi xác định tổng hàm lượng NCM622, chất dẫn điện và chất kết dính, tỷ lệ bổ sung của keo hỗn hợp có ảnh hưởng đến độ dẫn điện của miếng cực. Hiệu ứng không lớn và tất cả chúng đều cho thấy hiệu ứng tương đối lý tưởng.
Ngoài ra, thử nghiệm tính linh hoạt của miếng cực ép đã được thực hiện và nó được quấn theo hướng lớp phủ và hướng thẳng đứng của bùn. Nó cho thấy tính linh hoạt của mảnh cực là tốt.
3 Hiệu chuẩn dung lượng nửa ngăn NCM/Li
Dung lượng nửa ô NCM/Li được hiệu chỉnh bằng cách sử dụng dòng điện nạp và xả không đổi 0,05C, dải điện áp ngưỡng là 3~4,2 V và dung lượng riêng danh nghĩa được đặt thành 165mAh/g. Các đường cong phóng điện đầu tiên của năm công thức được thể hiện trong Hình 5. Công suất riêng và hiệu suất coulombic của lần phóng điện đầu tiên được thể hiện trong Bảng 3. Công suất riêng của công thức 1 không lý tưởng lắm, có thể là do lượng dư chất nhũ hóa và các tạp chất khác trong cao su nguyên chất A. mất hiệu suất điện hóa.
Với việc tăng tỷ lệ keo B trong chế phẩm, dung lượng riêng của lần xả đầu tiên tăng lên, cho thấy việc sử dụng keo B có thể cải thiện hiệu quả dung lượng của hệ thống NCM622. Việc xác định công thức phải xem xét đầy đủ sự cân bằng của các đặc tính vật liệu, độ bám dính, độ bền bề mặt và các chỉ số khác, và tìm ra tỷ lệ tốt nhất. Cả hai công thức 4 và 5 đều cho hiệu quả tương đối vượt trội. Xem xét chi phí vật liệu, công thức 4 có thể đi sâu. Nghiên cứu.
3. Kết luận
Trong bài báo này, đối với vật liệu ternary niken cao NCM622, các tác động của chất kết dính PVDF được điều chế bởi hai quy trình khác nhau đối với quá trình đồng nhất hóa, tính chất mảnh cực, khả năng chịu lực của vật liệu, v.v. đã được nghiên cứu. Tính lưu động của bùn.
Sử dụng các tỷ lệ khác nhau của chất kết dính PVDF để đồng nhất hóa bùn, độ ổn định của bùn là tốt và mảnh cực đã chuẩn bị có tính linh hoạt tốt. Điều chỉnh tỷ lệ pha trộn có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất liên kết của miếng cực, nhưng ít ảnh hưởng đến độ dẫn điện của miếng cực. Tăng lượng keo B có thể cải thiện hiệu suất điện hóa của hệ thống NCM622.