リチウムイオン電池のフル解像度

中国のエネルギー貯蔵ネットニュース：リチウムイオン電池は二次電池（充電式電池）であり、主に2つの電極間に埋め込まれたLi +に依存し、動作するように埋め込まれています。エネルギーカーのリチウムイオン電池の生産規模など、下流の産業発展が拡大しています。

このトピックは上と下の2つの部分に分かれており、最後はリチウムイオン電池の原理、配合、技術プロセスに焦点を当てています。次の講義リチウム電池の生産と性能、この論文は最後になります。

A、動作原理

1、アノード構造

LiCoO2（PVDF）+ +導電剤、バインダーセット液（アルミホイル）

2、カソード構造

グラファイト+導電剤、増粘剤（CMC）+バインダー（SBR）+液体（銅箔）

3、動作原理

3.1充電プロセス

バッテリーを再充電するための電源、外部回路を介してカソード上を走る電子eのプラスは、リチウムイオンLi +プラス電解質からの「ジャンプ」、ダイヤフラム巻線穴の「上昇」、カソードに到達した「水泳」、一緒にやってくるために走っていただろう。現時点では：

に対する肯定的な反応について：

否定的な反応は次のとおりです。

3.2バッテリー放電プロセス

放電には永久的な追放と一定の抵抗放電があり、電気は実際には外部回路にあり、一定の追放は電圧可変抵抗を切り替えることができます。一定抵抗放電はバッテリーの本質であり、電子を介した抵抗です。したがって、陰極電子が陰極から陽極に逃げることができない限り、バッテリーは放電しません。電子とLi +は同時に作用し、同じ方向は異なりますが、道路は放電しており、電子導体を介して陰極から電子が陽極に流れ、電解液中の陰極からリチウムイオンLi +が「ジャンプ」します。ダイアフラムの巻線穴を「登る」、アノードに「泳ぐ」、そして一緒にやってくるように走っていただろう。

3.3充電および放電特性

電池のアノードはLiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2を使用しており、LiCoO2は非常に安定した結晶層構造ですが、LiCoO2 x Liイオンから離れると構造が変化する場合がありますが、変化するかどうかはxのサイズによって異なります。

研究を通じて、x> 0.5の場合、Li1-xCoO2構造は非常に不安定であり、結晶構造が崩壊し、バッテリーの外部性能が低下する可能性があることがわかりました。したがって、使用中のバッテリーは、Li1-xCoO2 x値を制御するために充電電圧の制限を通過する必要があり、平均充電電圧は0.5x未満が4.2Vを超えるため、Li1-xCoO2の結晶構造は依然として安定しています。 。

負のC6自体には、LiCoO2の正のLiが最初に負のC6に満たされ、Liがアノード放電LiCoO2に戻ったとき、独自の特性がありますが、その後、カソードC6の中心にLiの一部が存在する必要があります。次回の充放電Liの通常の埋め込みを確認します。そうでない場合は、アノードC6にLiの一部があることを確認するために、一般に放電しきい値電圧を制限して、次のことを達成します。安全な最大充電電圧4.2 V以下の場合、放電閾値電圧は2.5V以上です。

原理はメモリー効果の結晶化であり、リチウム電気ではプール内でこの種の反応をほとんど引き起こしません。しかし、多くの落下のリチウムイオン電池と充填容量を置くことは、これが複雑で多様である理由です。主に、分子レベルからのアノード材料自体の変化であり、リチウムイオンホール構造のカソードは徐々に崩壊し、混雑します。化学的観点から、アノード材料はアクティブな不動態化であり、安定した他の化合物を生成するための副作用が現れます。物理的には、アノード材料が徐々に剥離するなど、要するに、リチウムイオン数の充電および放電の過程でバッテリーが自由に動くことができるようになります。

リチウムイオン電池の電極全体での過充電と過放電は、分子レベルに恒久的な損傷を引き起こし、直感的に理解できます。アノード炭素放電はリチウムイオンの過剰放出を引き起こし、その層構造が崩壊しているように見えます。過剰充電はリチウムを過剰に消費します。イオンはカソードカーボンの構造に組み込まれ、リチウムイオンの一部を放出できなくなります。

不適切な温度はリチウムイオン電池の内部化学反応を引き起こし、他の化合物を見たくないので、多くのリチウムイオン電池はカソードの間にあり、保護温度制御ダイアフラムまたは電解質添加剤が装備されています。バッテリーが特定の複合膜フィルムの穴を閉じるまで加熱したり、電解質が変性したりすると、バッテリーの内部抵抗がカットオフまで増加し、バッテリーが加熱されなくなります。バッテリーの温度が正常であることを確認してください。

第二に、リチウムイオン電池の配合と技術プロセス

1.カソード式は

1.1正の式：LiCoO2 +導電剤、バインダー+硬化液（アルミホイル）

LiCoO2（10ミクロン）：96.0％

導電剤（カーボンECP）2.0％

接着剤（PVDF761）2.0％

NMP（増加）結合：約810、1496よりも固形物の重量

A）正の6000 CPS粘度制御（3）温度25ローター。

B）NMP重量は適切に調整する必要があり、粘度の要件を満たすことをお勧めします。

C）粘度に対する温度と湿度の影響に特に注意してください

ポジティブ活物質：

コバルト酸リチウム：正の活物質、リチウムイオン源、リチウム電池の供給源が増加します。非極性物質、不規則な形状、一般に6〜8ミクロンの粒子サイズD50、0.2％以下の含水量、通常はアルカリの形、pH値は約10〜11。

リチウムマンガン酸：非極性物質、不規則な形状、一般に5〜7ミクロンの粒子サイズD50、水分含有量0.2％以下、通常は弱アルカリ性、pH値8程度。

導電剤：カテナリー、含水率<1％、粒子サイズは通常1〜5ミクロンです。カーボンブラックカーボンECPやECP600JDなどの優れた導電率超伝導カーボンブラックがよく使用されます。その役割は次のとおりです。アノード材料の導電率を改善し、正の活物質の電子伝導率を補正します。電解液の吸収量の正極板を改善し、界面反応を増加させ、分極を減らします。

PVDFバインダー：非極性物質、カテナリー、分子量範囲300000〜3000000;水を吸収した後、分子量の低下、粘度の変化。コバルト酸リチウム、導電性材料、アルミホイルまたはアルミニウムメッシュを一緒に使用します。 Kynar761などの中古ブランド。

NMP：PVDFを溶解/膨潤させる弱い極性液体で、同時にパルプを希釈するために使用されます。

セット液（陽極リード）：アルミホイルまたはアルミテープ製。

アノードレシピ：1.2 +グラファイト導電剤+増粘剤（CMC）+バインダー（SBR）+液体（銅箔）

アノード材料（グラファイト）：94.5％

導電剤（カーボンECP）：1.0％（ジャン超電導カーボンブラック）

バインダー（SBR）：2.25％（SBR =スチレンブタジエンゴムラテックス）

増粘剤（CMC）、2.25％のカルボキシメチルセルロースナトリウム（CMC =）

水：1600：1417.5の固体材料比の重量

A）負の粘度制御CPS、5000-6000（3）温度25ローター

B）水の重量は適切な調整が必要です。粘度の要件を満たすことをお勧めします。

C）粘度に対する温度湿度の影響に特に注意してください

2、正と負の混合材料

グラファイト：カソード活物質は、カソード反応の主な材料を形成します。主に天然黒鉛と人工黒鉛の2つのカテゴリーに分けられます。非極性物質、非極性物質汚染に対して脆弱で、非極性物質に分散しやすい。水を吸収しにくく、水に分散しにくい。汚染されたグラファイトの後、水に分散し、再結合しやすい。平均粒子径D50約20ミクロン。主に球形、層状、繊維状など、多様で不規則な粒子形状。

導電剤、その機能は次のとおりです。

A）カソード部品、カソード活物質の電子伝導率の補償の伝導率を改善します。

B）反応の深さと利用率を改善します。

C）樹状突起の形成を防ぎます。

D）導電性材料の吸液能力を利用して、界面反応を改善し、分極を低減します（グラファイトの粒度分布に応じて、有無を選択できます）。

添加剤：不可逆反応を低減し、接着強度を向上させ、スラリーの粘度を向上させ、パルプの沈殿を防ぎます。

増粘剤/沈殿防止剤（CMC）：高分子化合物、水および極性溶媒に可溶。

イソプロピルアルコール：極性の弱い材料で、中国がWTOに加盟した後、接着剤溶液の極性を下げて、グラファイトと接着剤溶液の相溶性を向上させることができます。強力な消泡効果があります。接着メッシュチェーンの触媒作用が容易で、接着強度が向上します。

エタノール：極性の弱い材料で、中国がWTOに加盟した後、接着剤溶液の極性を下げて、グラファイトと接着剤溶液の相溶性を向上させることができます。強力な消泡効果があります。簡単な触媒接着性線形鎖、結合強度の向上、イソプロピルアルコールとエタノールの効果は本質的に同じですが、大量生産の場合、コスト要因を考慮して、どちらを追加するかを決定できます）。

水性接着剤（SBR）：グラファイトと導電剤、添加剤、銅箔または銅メッシュを一緒に使用します。水や極性溶媒に溶けやすい小分子線状鎖エマルジョン。

脱イオン水または蒸留水、希釈剤、追加するかどうか、流動性のサイズを変更します。

陰極リード：銅箔またはニッケル製。

2.1アノード混合物：

2.1.1原材料の前処理

1）コバルト酸リチウム：脱水。120°Cの大気圧は、2時間程度のベーキングに一般的に使用されます。

2）導電剤：脱水。200°Cの大気圧は、2時間程度のベーキングに一般的に使用されます。

3）接着剤：脱水。120-140°Cは一般的に2時間の大気ベーキングで使用され、ベーキング温度は決定の分子量のサイズに依存します。

4）NMP：脱水症。モレキュラーシーブ脱水乾燥または特殊設備の使用、直接使用。

2.1.2材料ボールミル：

1）4時間以上、隔離されたボールミルをふるいにかける。

2）LiCoO2とCarbon ECPをバレルに注ぎ、粉砕ボール粉砕ボール（乾燥：= 1：1）をローリングシリンダーとボールミルに追加し、60RMP以上で速度制御します。

2.1.3原材料：

1）接着剤の溶解（標準濃度による）と熱処理。

2）コバルト酸リチウムと導電性材料のボールミル：予備混合粉末、コバルト酸リチウムと導電性材料を一緒に作り、再会の機能と導電性を改善します。接着剤で別々に分配されなかった後、パルプにマッチします。ボールの粉砕時間は通常2時間です。不純物との混合を避けるために、ボールミル中間子には瑪瑙ボールを使用することがよくあります。

2.1.4粉末分散液、ウェット：

原理：固体粉末は時間の経過とともに空気中に置かれ、固体吸着の表面の空気の一部、結合後の液体接着剤、固体表面の液体と気体になります。液体吸着力と固体と気体の吸着の比率が強い場合、液体は固体を濡らすことができません。固液吸着率とガス吸着力が強いと、固液をガスに染み込ませることができます。

ぬれ角が90°以下の場合、固形水。ぬれ角> 90°の場合、固体は濡れていません。

すべてのチームメンバーのアノード材料は接着剤溶液を浸すことができるので、ポジティブパウダーは比較的簡単に分散します。

分散の分散方法の影響：

1）インキュベーション方法（長い間、効果は悪いが、元の構造損傷材料ではない）;

2）混合方法：回転または回転と回転（時間が短く、効果は良好ですが、個々の材料の構造を損傷する可能性があります）。

分散速度インペラのインペラ効果には、一般に蛇行、蝶、ボール、ブレード、ギアなどが含まれます。一般的な蛇紋岩、蝶、パドルタイプのインペラは、初期段階で散乱した材料や成分を処理するのが困難です。球形、ギアフォームは難易度の低い状態を分散させるために使用され、効果はより良いです。

分散速度の影響に対する攪拌速度。一般に、攪拌速度が速いほど散乱は速くなりますが、材料自体の構造が大きくなり、機器への損傷が大きくなります。

分散速度の濃度の影響。通常、スラリー濃度は小さいほど散乱が速くなりますが、薄すぎると材料の無駄やパルプの沈殿が増加します。

結合強度の集中の影響。濃度が高いほど、ソフトシステムが大きくなり、強度が大きくなり、結合強度が大きくなります。濃度が低いほど、接着強度は小さくなります。

分散速度の真空度の影響。高真空は、ギャップの表面の材料とガス放電に有利であり、液体吸着の困難を軽減します。無重力または重力が弱い場合の材料は、均一に分散する困難を大幅に軽減します。

分散速度に対する温度の影響。適切な温度、スラリーの流れ、広がりやすい。あまりにも熱いペーストの簡単なクラスト、あまりにも冷たいスラリーの流動性は割り引かれます。

希釈：サイズを適切な濃度に調整します。コーティングに有利です。

2.1.5ステップ

A）NMPダイナミックミキサー（100 l）を80°Cまで組み合わせ、重量を量り、PVDFを結合して開始します。パラメータ設定：速度25 + 2 r / min、115〜125分。

B）冷却システムをオンにし、正の乾式粉砕サイズを平均4回、各時間間隔28〜32分、3回目の充電はNMPを追加する必要のある材料に応じて行い、4回目のNMPはロード後に結合します。ミキシングマシンのパラメータ設定：毎分20プラスマイナス2回転の速度

C）480 +10分の30+ 2分の時間の後、高速攪拌のための4回目の充電。動的ミキシングマシンのパラメーター設定：25 + 2 r / min以降、30 + 2 r / minの回転。

D）真空混合：真空に接続されたパワーマシンを混合し、真空度を0.09 MPAに保ち、30 +2分間混合します。ダイナミックミキシングマシンのパラメータ設定：毎分8 + 2回転なので、10 +2分間の回転

E）250〜300 mlのサイズを取り、粘度計を使用して粘度を測定します。テスト条件：ローター番号5、12、または30 RPMの速度、温度範囲は25°C。

F）コロイドミル用のアノード材料ダイナミックミキサーから抽出され、同時にふるい分けされ、ロゴのあるステンレス鋼のボウル上で、引き渡し後のプラズマ装置のオペレーターは、流入パルプ操作プロセスである可能性があります。

2.1.6注意が必要な事項

A）機械設備と作業環境を完全に清掃します。

B）機械の操作、頭に当たらないように安全に注意を払う必要があります。

2.2カソード混合物

2.2.1原材料の前処理：

1）グラファイト：

A、混合、原材料の均質化、および一貫性の向上。

大気圧ベーキング、B、300〜400°Cで表面の油性物質を除去し、水性接着能力との適合性を改善し、円形のグラファイト表面エッジを修復します（表面の特徴を維持するための一部の材料、ベーキングが許可されていない、またはパフォーマンスの低下）。

2）水性接着剤：適切な希釈、分散能力の向上。

2.2.2混合、湿潤および分散：

1）グラファイトと接着剤溶液の極性が異なり、広がりにくい。

2）アルコール水溶液は、最初にグラファイトの初期湿潤を使用し、次に接着剤溶液と混合して使用できます。

3）混合濃度を下げ、分散を改善する必要があります。

4）極性および非極性距離を短縮し、位置エネルギーまたは表面エネルギーを改善するための分散プロセス。吸熱反応として、混合時の全体的な温度が低下します。条件が許せば、適切な混合温度の上昇と加熱が容易になり、同時に流動性が増加し、分散が容易になります。

5）真空脱気プロセスの追加、ガスの除去、固液吸着の促進などの混合プロセスでは、効果がはるかに高くなります。

6）分散原理、関連する内容の正の成分を使用した分散方法

2.2.3希釈：

サイズを適切な濃度に調整し、コーティングしやすくします。

2.2.4材料ボールミル

1）負になり、KetjenブラックECPをVATに同時に追加し、ボールミル（ボールを乾燥させる：= 1：1。2）をロールオンボトルおよびボールミルに追加し、60RMP以上で速度制御します。

2）4時間以上、隔離されたボールミルをふるいにかける。

2.2.5ステップ

1）ダイナミックミキサー（2 l）で80°Cに加熱された純水

2）CMCを追加し、60 +2分間攪拌します。ミキシングマシンのパラメータ設定：回転数は25 + 2分、15 + / -2 r / minです。

3）SBRと脱イオン水を加え、60 +2分間攪拌します。

ダイナミックミキシングマシンのパラメーター設定：30 + 2分間の回転、20±2 r / minまで。

4）負の乾燥点、参加するための平均の4倍、純水中で同時に充電、時間間隔ごとに28〜32分。ダイナミックミキシングマシンのパラメータ設定：回転数は20 + 2 r / minで、15 + / -2 r / minです。

5）480 +10分の30+ 2分の時間の後、高速攪拌のための4回目の充電。

動的ミキシングマシンのパラメーター設定：25 + 2 r / min以降、30 + 2 r / minの回転。

6）真空混合：真空に接続されたパワーマシンを混合し、真空度を0.09〜0.10 MPAに保ち、30 +2分間混合します。

ダイナミックミキシングマシンのパラメータ設定：毎分8 + 2回転なので、10 +2分間の回転

7）500 mlのサイズを取り、粘度計を使用して粘度を測定します。

テスト条件：ローター番号5、30 RPM速度、温度範囲は25°C。

8）は、粉砕とふるい分けのために動的混合機から抽出されたカソード材料であり、同時にロゴ付きのステンレス鋼ボウル上にあり、引き渡し後のプラズマ装置オペレーターは流入パルプ操作プロセスである可能性があります。

2.2.6注意が必要な事項

1）完全な、洗浄機械および装置および作業環境。

2）機械を操作するときは、頭に当たらないように安全に注意する必要があります。

注意すべき成分：

他の不純物との混合は避けてください。

スラリースプレーを防ぐために;

トラブルを増やさないように、スラリー（固形分）の濃度を高から低に徐々に調整しました。

均一な分散を確保するために、断続的なスクレーピングの側面と底面の混合プロセスに注意してください。

沈殿や均一性を防ぐために、サイズを長期間棚上げしないでください。

ベーキング材料を密封する必要がある後、構成材料の特性が変化しないように、冷却を結合できます。

攪拌時間の長さは、機器の性能、材料の量によって優先されます。

パルプ分散交換の難しさに使用されるインペラは、機器の損傷を避けるために、速度を低速から高速に調整することはできません。

ふるいサイズに排出する前に、ベルトの破損によるコーティングを防ぐために、より大きな粒子を取り除きます。

食材については、災害を回避するために、専門家の知識を確実にするために、担当者はトレーニングを強化する必要があります。

均等に分散し、中心をつかみ、他の方法で自分自身を調整することができる重要な成分です。

A、バッテリー生産に必要なパラメーター

1、ポールピースのサイズ

2、プラズマ技術

A）液体サイズを設定する

陽極（アルミホイル）、断続的なコーティング

陰極（銅箔）、断続的なコーティング

B）スラリー重量要件

3の後、次のプロセスのアノードペースト：

次のプロセスのために、パルプの後にネガティブなベーキングフレーキングポールイヤー溶接を使用して、大きな切断小片を切断します。

ベーキングフレーキングイヤー溶接によるピースに応じた大きなカットの小さなピースの切断

4、フレーキング

5、ソリューション付き

6、シートロースト

注：-0.095-0.10MPAの真空システムの真空度。高純度窒素ガスの保護、ガス圧は0.5MPAを超えています

7、耳

A）ポジティブ：

超音波溶接による正極板の正極耳。フラッシュプレートエッジ付きのアルミニウムバーエンド。

B）ネガティブ：

ニッケルサイズ：0.10 x 3.0 x 48 mm、スポット溶接スポット溶接で直接ニッケル、スポット溶接は、右側のカソードピース、物品ニッケルの端、およびフラッシュプレートエッジと右揃えの物品8ポイントニッケルを指します。

8ダイヤフラムサイズ：0.025 * 44.0 * 790 + / -5 mm

9針幅：22.65 + /-0.05 mm

10プレッシャーコアの後：最初にバッテリーの底に、24 mm幅の透明テープとしてバッテリーを巻き、コールドプレス機を2回再使用します。

シェルに11個のバッテリーを入れる前の要件

ガム紙1:10。 0 x 38.0 + / --1.0 mm、ゴム引き紙をバッテリーの両側に均等に分散。

テープ2:10。 0 x 38.0 + / --1.0 mm、テープの中央にニッケルストリップ。

ガム紙3:24。 0 x 30.0 + /-2.0 mm、ゴム引き紙をバッテリーの両側に均等に分散。

右側のニッケルストリップは、7.0 +/- 1.0mmの右側のバッテリーから離れています。

12パックシェル

両手で梱包して使用する場合は、バッテリーをゆっくりとバッテリーシェルに入れ、バッテリーを引っかいてはいけません。

13負極耳溶接

溶接用のスポット溶接機を備えたアノードニッケルストリップとスチールシェルは、溶接強度を確保するために、仮想溶接は禁止されています。

14レーザー溶接

レーザー溶接フィクスチャは慎重に行う必要があります。バッテリーシェルとカバーを適切に溶接した後でのみ実行できます。部分溶接を避けるように注意してください。

15個のバッテリーを真空焼きします

リマーク：

（1）0.095〜0.10MPAの真空システムの真空度。

（2）高純度窒素ガス、ガス圧> 0.5MPAの保護。

（3）1時間ごとの窒素の真空注入