リチウムイオン電池用導電性スラリーの調製方法は何ですか?

バッテリー技術は、高度な要件に合わせて継続的に進歩しています。ほとんどの人は技術の進歩と電池の主材料については知っていますが、電池内の導電性スラリーの重要性については知りません。活物質を最大限に活用し、リチウムイオン電池の性能を向上させるために重要な役割を果たしています。そこで今回は、リチウムイオン電池の導電性スラリーの製造方法について説明します。

活物質とカーボンブラックおよびその他の導電剤を混合する

リチウムイオン電池の導電性スラリーの製造における最初の最も重要なステップの 1 つは、活物質とカーボン ブラックおよび他の導電剤を混合することです。このステップには、材料を選択し、それらを効率的に混合して、バッテリーの信頼性の高い性能のための良好なベースを設定することが含まれます。

1.理想的な活物質の選択

このプロセスは、理想的な活物質の選択から始まります。これらの活物質は、電荷を蓄積し、放電サイクル中に電気エネルギーの形として放出する役割を果たします。このような重要な役割を担うバッテリーに対して、間違った材料を選択すると、信頼性と性能の大幅な低下につながる可能性があるため、可逆的な化学反応が可能な材料を選択することが不可欠です。一般的な材料には次のようなものがあります。

コバルト酸リチウム

リチウムマンガン酸化物

リン酸鉄リチウム

3.2V 20A低温LiFePO4バッテリーセル-40℃3C放電容量≥70％充電温度：-20〜45℃放電温度：-40〜+ 55℃鍼灸試験合格-40℃最大放電率：3C

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2.カーボンブラックの役割

導電性スラリーの主成分はカーボンブラックで、電池内の電子の流れに導電剤として作用します。カーボン ブラックは、活物質とバッテリー端子の間の隙間を埋めて電子の流れを確保します。これは、この材料が高い導電性を備えているため、バッテリーの内部抵抗が減少し、電流を供給する全体的な能力が向上するためです。

3.さまざまな分散技術を使用して均一な混合物を達成する

バッテリーから一貫した性能を得るには、導電性スラリーの均一な混合物を達成することが不可欠です。混合物が均一でない場合、電極間の活物質の分布が不均一になり、信頼性、容量、サイクル寿命が低下します。そのため、最終混合物が均一になるように複数の分散技術が利用されます。

金属塩と有機化合物を溶媒中で混合する

プロセスの次の部分では、溶媒中で金属塩と有機化合物を混合します。このステップでは、溶媒を慎重に選択し、それをバランスの取れた濃度で使用して、プロセスの最後までにバランスの取れたスラリーが確実に得られるようにする必要があります。

1.このプロセスにおける化学の意義

化学はこのプロセス全体、特にこのステップにおいて非常に重要です。金属塩と有機成分が非常に慎重に選択され、必要な化学バランスに注意しながら溶媒と混合されるのはこのためです。これは、バッテリー内での高度な電気化学反応の実現に役立ち、結果としてバッテリーの性能が決まります。

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これらの反応が損なわれると、バッテリーは十分に機能しなくなりますが、過剰になると、バッテリーは安全でなく不安定になります。

2.最適な溶媒の選択

このステップでのバランスの維持は、溶媒の選択から始まります。溶媒は金属塩と有機化合物を効率的に溶解する必要があるため、これはプロセスにおいて重要な決定です。さらに、バッテリー内の電気化学反応にとって理想的な環境を作り出す必要があります。溶媒は、スラリー中で次の特性のバランスをとる必要があります。

低粘度

誘電率

幅広い電気化学的安定性

不燃性

このようにして、良好なパフォーマンスを維持し、バッテリーの全体的な安定性を維持できます。エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネートは、必要な特性を備えているため、溶媒として使用される材料です。

3.濃度と比率のバランスをとる

このステップの最後で重要な部分は、混合時の溶媒中の有機化合物と金属塩の濃度と比率のバランスを調整することです。バランスを維持できないと、バッテリーが不安定で安全ではなくなり、電解液の劣化やその他のバッテリーの健康上の問題が発生する可能性があります。

高せん断力と大きなポリマーにより、極低温の溶媒中で粉末を圧縮します。

リチウムイオン電池用の導電性スラリーを製造するプロセスの最後のステップは、プロセスの前の段階で選択して混合した粉末を圧縮することです。この圧縮は低温で行われ、このプロセスでは高いせん断力を使用して導電性スラリーを最終形状にします。

1.低温溶剤とそのメリット

リチウムイオン電池用の導電性スラリーを製造するプロセスでは、低温の溶媒が使用されます。極度に低温になっても液体のままであるため、使用するとさまざまな面で有益です。低温操作と溶媒が液体のままであるため、プロセスの安全性と安定性が向上します。さらに、粘度、乾燥時間などのスラリーの特性を完全に制御できます。

2.せん断力を利用してスラリーを作成する

導電性スラリーを圧縮するにはせん断力が使用され、機械的または超音波手段によってせん断力が利用されます。凝集物を破壊し、すべての材料が溶媒内に効率的に分散されるようにします。このようにして、均一な導電性スラリーをより容易に得ることができる。

3.ポリマーバインダーの意義

ポリマーバインダーは導電性スラリーの製造プロセスで使用され、スラリーの構造的完全性を得るために使用されます。これらのポリマーは接着剤として機能し、導電性スラリー中で強固なネットワークを形成し、その中のすべての導電剤を一緒に保ちます。バッテリーの性能に影響を与えることなく材料を結合するには、適切なポリマーバインダーを選択することが重要です。そのため、カルボキシメチルセルロースとポリフッ化ビニリデンがポリマーバインダーとして使用するのに最適な選択肢となることがよくあります。

結論

リチウムイオン電池業界の進歩は、ポータブル電源供給のアプリケーションが大きく改善された理由の 1 つです。これらの電池の性能を高めるには複数の要因が考えられますが、導電性スラリーは最も重要な要因の 1 つです。これにより、バッテリーのエネルギー密度が向上し、サイクル寿命を向上させながら急速充電が可能になります。したがって、この導電性スラリーの製造を改善することで、リチウムイオン電池の効率をさらに向上できる可能性があります。