リチウムイオン電池生産の重要な要因の分析

リチウムイオン電池の製造は、多くの処理シーケンスによって強化されています。全体として、リチウムイオン電池の製造には、ポールピースの製造プロセス、電池の組み立てプロセス、および液体注入、プレフィル、成形、エージングの最終プロセスが含まれます。プロセスのこれらの3つの段階では、各作業手順をいくつかの主要なプロセスに分割できます。各ステップは、バッテリーの性能に大きな影響を与えています。

フェーズでは、プレート製造プロセスは、スラリー調製、スラリーコーティング、プレートローリング、プレート切断、極度に乾燥したプロセスに細分することができます。バッテリーの組み立てプロセス、およびさまざまなセルタイプに応じて、巻線、シェル、溶接プロセスなどに大まかに分けられます。液相の終わりに、注入液、排気、シーリング、プレフィルドを含み、次のような各プロセスに、老化。ポールピースの製造工程は、リチウム電気全体です。プール製造のコア含有量、バッテリーの電気化学的性能とパルプ品質の関係は特に重要です。

リチウムイオン電池の生産フローチャート

まず、スラリーの基礎理論

リチウムイオン電池の電極ペーストは一種の流体であり、流体は通常、ニュートン流体と非ニュートン流体に分けることができます。非ニュートン流体の膨張、時間依存の非ニュートン流体、擬塑性流体、ビンガム流体の膨張に分けて、いくつかの種類を待つことができます。ニュートン流体は非常に簡単に機械的変形を指し、せん断応力と変形速度は低粘度の流体に比例します。せん断変形率を伴うせん断応力の任意の点は、流体の線形関数関係です。流体の多くは、本質的にニュートン流体です。水、アルコール、軽油、低分子化合物溶液、低速のガス流などの最も純粋な液体はニュートン流体です。

非ニュートン流体の場合、ニュートンの粘度の法則実験の流体を満たさないことを指摘します。つまり、せん断応力とせん断ひずみ速度の線形関係は流体ではありません。非ニュートン流体は、生命、生産、自然の中に広く存在しています。非ニュートン流体用の濃縮溶液や懸濁液などのポリマー。現在、生体液の大部分は非ニュートン流体と定義されています。人々の血液、リンパ液、体液、その他の体液、そして細胞質のような「半体液」は非ニュートン流体に属します。

電極ペーストは、原材料のさまざまな比率と粒度で構成され、分散液と固体を混合したものです。スラリーの液相形成は非ニュートン流体に属します。リチウム電池のペーストとペーストは、スラリーシステム（油性、水性）が異なるため、性質が異なるため、ポジティブペーストとネガティブペーストに分けることができます。ただし、次のパラメータを貼り付ける性質を判断してください。

1.スラリーの粘度

粘度は、流体の粘度の尺度であり、前述の内部摩擦現象の流体の流れの力です。液体が流れるとき、液体の粘度として知られる分子間内部摩擦の性質、粘度を伴う粘度のサイズは、抵抗係数に関連する液体の特性を特徴づけるために使用されます。粘度は、動粘度と粘度の条件に分けられます。

粘度は、平行なプレートのペアとして定義され、Aの液体で満たされた間を除いて、A、Drの領域をカバーします。今日、力Fを上向きに発揮させるために、速度変化duを生成させます。液体の粘度により、この力は層ごとに伝達され、液体の各層もそれに対応する動き、速度勾配du / Drの形成、せん断速度、ar 'として表されます。タウへのせん断応力として知られているF / Aは言った。せん断速度とせん断応力の間には、次の関係があります。

（F / A）= eta（du / Dr）

ニュートンの公式に従ったニュートン流体。比例関係として、温度、粘度、せん断速度、タウとDにのみ関連します。

非ニュートン流体は、ニュートンの公式tau / D = f（D）に準拠しておらず、（tau / D）の下で特定の粘度をイータで表したと見かけの粘度は述べています。非ニュートン流体の粘度は、温度に関連するだけでなく、せん断速度、時間、せん断の薄化、またはせん断の肥厚の変化にも関連します。

2.パルプの特性

スラリーは、固液混合物である非ニュートン流体の一種であり、後続のコーティングプロセスの要件を満たすために、サイジング剤は次の3つの特性を備えている必要があります。

1）良好な流動性。流動性はパルプをかき混ぜ、その自然な流れを作り、その連続性を観察することができます。良好な連続性、およびオフは良好な流動性を示します。流動性は、スラリーの固形分と粘度に関連しています。

（2）流動特性。ペーストの流動性に影響を与えるのは、コーティングの平坦性と均一性です。

（3）レオロジー。レオロジーとは、流動変形特性のパルプを指し、その性質が良いか悪いかがポールピースの品質のメリットに影響します。

3.パルプ分散液

リチウムイオン電池電極、接着剤によるアノードペースト、導電剤、アノード材料など。カソードペーストは、接着剤、グラファイト、炭素粉末などで構成されています。正極および負極ペーストの調製には、液体と液体、液体と固体が含まれます。材料の混合、溶解、分散と一連の技術プロセスの間で、このプロセスには温度、粘度、環境などが伴います。リチウムイオン電池のスラリー混合分散プロセスは、マクロ分散混合プロセスとミクロ分散混合プロセスの2つのプロセスに分けることができます。リチウムイオン電池のスラリーの準備の全プロセスを伴います。ペーストの準備は、次の段階を経る傾向があります。

1）パウダーミックス。ドット、ポイント、ポイント、ラインの形の粒子間、

（2）乾式泥練り相。乾燥粉末混合のこの段階の後、バインダー液または溶剤を追加すると、原材料は湿ってぬるぬるします。強力な攪拌ミキサーの後、材料は機械的な力と摩擦によって切断され、同時に粒子間の内部摩擦もあります。さまざまな力の下で、粒子間の原材料は非常に断片化する傾向があります。この段階で、最終製品の粒子サイズとスラリーの粘度が決定的な影響を及ぼします。

（3）ステージを下る。混練が完了したら、溶剤スラリーの粘度と固形分調整をゆっくりと加えます。この段階の分散と再結合が共存し、最終的に安定性を実現します。材料のこの段階では、主に液体、粉末間の機械的な力の摩擦抵抗、散乱した高速せん断力、サイズの影響、および容器の壁の衝撃力によって広がります。

第二に、パルプ特性の衝突パラメータ分析

そして、パルプの必要性のパルプは良好な安定性を持っています、重要な指標の一貫性を確保するためのこのバッテリー製造プロセスです。パルプの終わり、攪拌が停止すると、スラリーは凝縮し、現象、凝集剤の沈降、大きな粒子の生成、その後のコーティングプロセスで大きな影響を引き起こすなどを待ちます。主なパラメータの安定性に関するスラリーの特性評価には、流動性、粘度、固形分、密度など。

1.スラリーの粘度

電極のサイズは安定していて適切な粘度である必要があり、プレートコーティングプロセスに決定的な影響を及ぼします。粘度が高すぎたり低すぎたりすると、コーティングのポールピースに悪影響を及ぼします。スラリーの粘度が高いと沈殿しにくく、分散が良くなりますが、粘度が高すぎるとフローレベリング効果が得られず、コーティングに有利ではありません。低粘度も悪いですが、低粘度のスラリーの流動性は良好ですが、乾燥が硬く、コーティングの乾燥効率が低下し、コーティングに亀裂が生じ、スラリー粒子の再結合の密度、表面の一貫性が悪くなります。

私たちの生産上の問題では、粘度の変化の過程でしばしば発生します。これが「変化」であり、瞬間的な変化と静的な変化に分けることができます。瞬間的とは、試験中の劇的な変化の粘度の変化を指し、静的変化とは、一定期間のペースト粘度の変化後に配置された静的変化を指します。粘度の変化または高または低、または高低。一般的に、スラリーの粘度の要因は、攪拌速度、濃厚な液体材料の時間制御、成分の順序、環境の温度と湿度などです。粘度の変化に遭遇したときの多くの要因は、どのように解決する必要がありますか？本質的に、スラリーの粘度は、バインダーの決定的な影響によるものです。想像上の、バインダーなしのPVDF / CMC / SBR（図2、3に示す）、またはバインダーは非常に優れた非活物質の組み合わせであり、固体材料は非ニュートン流体の導電剤で均一にコーティングされていますか？しないでください！したがって、バインダーの性質とパルプの分散度から、スラリーの粘度変化の理由を解きます。

（1）粘度が上がる

異なるシステムは異なるペースト粘度変化法則を持っており、現在の主流のスラリーシステムは、アノードペーストPVDF / NMPオイルシステム、グラファイトアノードペースト/ CMC / SBR水システムの形式です。

（1）一定期間後の正のペースト粘度。この理由は、（短い）パルプ混合速度が速すぎる、バインダーが完全に溶解しない、PVDF粉末が一定期間後に溶解する、粘度が増加する、などです。一般に、PVDFが完全に溶解するには、攪拌速度がいわゆる「より急いで、より遅い速度」の影響要因をどれほど速く変化させても、少なくとも3時間は必要です。別の（長い）スラリーを放置する過程で、コロイドゾルをゲル状態にし、ホモジネートを遅くするかのように、その粘度を回復することができます。第三の理由は、コロイド粒子と生体物質の間にあり、導電剤が一種の特殊な構造を形成し、この状態は不可逆的であり、ペーストの粘度が上昇した後は回復できません。

（2）アノードペーストの粘度が上昇した。アノードペーストの粘度の上昇は、主に接着剤の分子構造が損傷したことによって引き起こされ、酸化された後の分子鎖の破壊はスラリーの粘度が上昇しました。材料が過度に引き伸ばされている場合、粒子サイズが大きくなると、スラリーの粘度も高くなる可能性があります。

（2）粘度を下げる

（1）正のペースト粘度が低下した。その理由の1つは、接着剤コロイドの特性が変化したことです。強いせん断力によるスラリーのプロセス、バインダーが水質の変化を吸収する、混合プロセスの構造の変化につながる、それ自体が劣化するなど、さまざまな変化を引き起こします。別の、沈下の広い領域における不均一に分布した混合スラリー固体材料。第三に、高温変化特性の条件下で、装置と生物によるバインダーの混合プロセスは、強いせん断力と摩擦力であり、粘度が低下します。

（2）アノードペーストの粘度が低下しました。 CMCが不純物と混合される理由の1つは、CMCとカルシウム、マグネシウムなどの混合溶媒がその粘度を低下させる場合、CMCの不純物のほとんどは難溶性ポリマー樹脂です。もう1つは、CMCはヒドロキシルメチルセルロースナトリウムであり、主なものはC / Oの組み合わせです。結合強度は非常に弱く、攪拌速度が速すぎたり長すぎたりしてCMC.CMCの構造に損傷を与える可能性がある場合、せん断力によって簡単に破壊されます。アノードスラリーの増粘と安定効果において、原材料に散乱することは同時に重要な役割を果たし、損傷が発生した場合、その構造はスラリーの沈降を引き起こし、粘度が低下します。 3番目の理由はSBRバインダーの破壊です。実際の本番環境では、CMCとSBRを選択して連携し、2つの異なる役割を果たします。 SBRは主にバインダーの効果がありますが、長時間の攪拌下での解乳化が起こりやすく、故障につながり、接着ペーストの粘度が低下します。

（3）特別な状況（ゼリー状のタイムリーな高低）

アノードペーストを「ゼリー」に調製する過程で時々起こります。これには主に2つの理由があります。1つは湿気です。生体物質の吸湿を考慮してください、混合プロセスの水分制御が良くない、原材料が水を吸収する、または混合環境の湿度が高い、PVDFにつながるとゼリーに水が吸収されます。第二に、pHまたはフィラー材料。 pH値が高いほど、水の制御はより厳密になり、特にNCA、NCM811の高ニッケル材料の混合が必要になります。

ペーストの粘度と高低、1つの理由は完全に安定していない可能性があります。スラリー試験の過程でスラリーの粘度は温度の影響を受けます。特に急速に分散した後、パルプの内部温度には一定の温度勾配があり、異なる粘度のサンプリングも異なります。第二の理由は、パルプ分散液、活物質、バインダー、良好な広がりのない導電剤、ペースト、良好な流動性がない、自然なスラリー粘度、および高低の違いです。

2.粒子サイズのサイズ

合金スラリーの後、粒度を測定する必要があり、粒度測定法は通常スクレーパー法を使用しました。粒度は、コーティングプロセス、圧延プロセス、およびバッテリー性能のパルプ品質と粒子サイズの重要なパラメーターであり、理論的には可能な限り小さいスラリー粒子サイズに重要な影響を及ぼします。粒度が大きすぎると、スラリーの安定性に影響を及ぼし、沈降、パルプの粘稠度などに影響します。材料を塞いだ後の押出タイプのコーティング、極端に乾燥した孔食などの過程で、ポールピースの品質の問題が発生します。その後の圧延工程では、凹凸によるコーティング不良、ポールピースの破損、局部的な微小亀裂、電池性能、性能、安全性能比のサイクルが大きな被害をもたらしました。

カソード活物質、接着剤、主材料の粒子サイズ、密度などの導電性材料は、混合、押し出し、摩擦を攪拌する過程で現れ、一緒にさまざまな異なる接触方法を待ちます。原料、溶剤、濡れ、大きな材料の破裂、安定化が徐々に混ざり合い、材料の混合ムラ、ドープ溶解、深刻な再結合、接着性の変化などがあり、粒子が大きくなります。

粒子の原因が判明した場合、これらの問題を解決するために、ケースの救済策に適しているように見えます。乾燥粉末混合では、粉末混合度に対するパーソナルフィールミキサー速度の影響は大きくありませんが、両方とも乾燥粉末混合を確実にするために十分な時間を必要とします。一部のメーカーはパウダードープを選択しています。液体は良好な接着剤を溶解します。2種類の異なる接着剤がプロセスの違いを判断します。パウダーバインダーは溶解に時間がかかります。そうしないと、後で膨潤、粘度変化などのスプリングバックが見られます。 。微粒子間の再結合は避けられませんが、材料間に十分な摩擦があることを確認する必要があります。再結合粒子を押し出し、粉砕、混合のように見せることができます。これには、固形分が異なる段階でスラリーを制御する必要があります。固形分が少ないと、顆粒分散間の摩擦に影響します。

3.スラリーの固形分

スラリーの固形分とスラリーの安定性は密接に関連しており、同じ技術と処方で、スラリーの固形分が多いほど粘度が高くなり、逆もまた同様です。一定の範囲内では、粘度が高いほど、スラリーの安定性が高くなります。私たちがバッテリーを設計するとき、バッテリー容量のコア巻線の厚さからポールピースの設計まで逆方向に作業する一般的な作業、次にシートが設計され、表面密度は密度、厚さなどの物理的パラメーターのみを生きます。プレートのパラメータは、結果を調整するためにコーティング機と圧延機によって作成されます。スラリーの固形分は、その直接的な影響はありません。それで、スラリー固形物の裁量は無関係ですか？

（1）混合効率とコーティング効率を改善するための固形分には一定の影響があります。固形分が多いほど、ペーストの混合時間が短くなり、溶剤の消費量が少なくなり、コーティングの乾燥効率が高くなり、時間を節約できます。

（2）デバイスの固形分には特定の要件があります。固形分が多いため、装置の摩耗が深刻になるため、装置上のスラリー中の高い固形分が失われる可能性が高くなります。

（3）スラリー中の高固形分での安定性が高い、スラリー安定性試験結果の一部は、（写真）、TSI（不安定性指数）の定期的な混合が1.05 0.75 TSI値の高粘度混合プロセスよりも高いことを示しています。したがって、混合プロセス粘度安定性の高いスラリーは、従来の混合法よりも優れています。しかし、スラリー中の高い固形分はその流動性に影響を及ぼし、コーティングプロセス機器と技術者にとって非常に困難です。

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（4）スラリー中の高固形分は、コーティングの厚さの間で減少し、バッテリーの内部抵抗を減少させる可能性があります。

4.スラリー密度

スラリーの密度は、反応スラリーの一貫性の重要なパラメーターの1つです。異なる場所でスラリー密度をテストすると、スラリー分散効果を確認できます。何より、良い電極スラリーが作れると思います。

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