Liti sắt photphat có hệ số khuếch tán thấp của các ion liti và độ dẫn điện kém, vì vậy, phương pháp hiện tại là làm cho các hạt của nó nhỏ hơn, hoặc thậm chí là nanomet, để cải thiện tốc độ nạp và xả bằng cách rút ngắn đường di chuyển của LI+ và các electron. (Về mặt lý thuyết, thời gian di chuyển tỷ lệ nghịch với bình phương đường di chuyển). Nhưng điều này lại kéo theo hàng loạt vấn đề đối với quá trình xử lý pin.

Điều đầu tiên chúng ta gặp phải là vấn đề phân tán vật chất

Pulping là một trong những quy trình quan trọng nhất trong quy trình sản xuất pin. Nhiệm vụ cốt lõi của nó là trộn đều các vật liệu hoạt tính, chất dẫn điện, chất kết dính và các vật liệu khác để có thể phát huy hiệu quả vật liệu tốt hơn. Để trộn đều, trước tiên nó phải có khả năng phân tán. Khi các hạt giảm, diện tích bề mặt cụ thể tương ứng tăng lên, do đó năng lượng bề mặt tăng và xu hướng trùng hợp của các hạt tăng lên. Năng lượng cần thiết để khắc phục sự phân tán năng lượng bề mặt càng lớn. Ngày nay, khuấy cơ học thường được sử dụng và sự phân bố năng lượng của khuấy cơ học không đồng đều. Chỉ trong một khu vực nhất định, lực cắt đủ cao và năng lượng đủ cao để tách các hạt tập hợp. Để cải thiện khả năng phân tán, một là tối ưu hóa cấu trúc của thiết bị trộn để tăng tỷ lệ không gian của khu vực phân tán hiệu quả mà không làm thay đổi tốc độ cắt tối đa; hai là tăng công suất trộn (tăng tốc độ trộn) và tăng tốc độ cắt. Không gian phân tán hiệu quả cũng sẽ tăng lên. Trước đây là một vấn đề trên thiết bị, vì vậy tôi không nhận xét về mức độ cần cải thiện. Sau này, không gian nâng bị hạn chế, bởi vì khi tốc độ cắt đạt đến một giới hạn nhất định, nó sẽ gây ra thiệt hại cho vật liệu và khiến các hạt bị vỡ.

Một phương pháp hiệu quả hơn là sử dụng công nghệ phân tán siêu âm. Chỉ là giá của thiết bị siêu âm tương đối cao, và giá của nó tương đương với máy trộn cơ học nhập khẩu của Nhật Bản. Thời gian xử lý phân tán siêu âm ngắn, mức tiêu thụ năng lượng tổng thể giảm, hiệu ứng phân tán bùn tốt, quá trình trùng hợp của các hạt vật liệu bị trì hoãn một cách hiệu quả và độ ổn định được cải thiện rất nhiều.

Ngoài ra, hiệu ứng phân tán có thể được cải thiện bằng cách sử dụng chất phân tán.

Vấn đề đồng nhất lớp phủ

Lớp phủ không đồng đều không chỉ khiến pin kém ổn định mà còn liên quan đến các vấn đề như thiết kế và an toàn sử dụng. Do đó, tính đồng nhất của lớp phủ được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình sản xuất pin. Để hiểu quy trình tạo công thức và lớp phủ, các hạt vật liệu càng nhỏ thì càng khó đạt được lớp phủ đồng nhất. Về cơ chế của nó, tôi vẫn chưa thấy lời giải thích liên quan. Lớp phủ trực tuyến được cho là do đặc tính chất lỏng phi Newton của bùn điện cực gây ra.

Bùn điện cực phải là chất lỏng thixotropic trong chất lỏng phi Newton. Đặc điểm của loại chất lỏng này là nhớt ở trạng thái nghỉ, hoặc thậm chí ở thể rắn, nhưng trở nên loãng và dễ chảy sau khi được khuấy. Chất kết dính có cấu trúc tuyến tính hoặc mạng ở trạng thái dưới kính hiển vi. Khi kích động, các cấu trúc này bị phá hủy và tính lưu động tốt. Sau khi tĩnh, chúng được hình thành lại và tính lưu động trở nên kém. Các hạt photphat sắt liti nhỏ và có cùng chất lượng, số lượng hạt tăng lên. Để kết nối chúng tạo thành một mạng lưới dẫn điện hiệu quả, lượng chất dẫn điện cần thiết cũng tăng lên tương ứng. Kích thước hạt nhỏ, lượng chất dẫn điện tăng lên và lượng chất kết dính cần thiết cũng tăng lên. Khi đứng yên, cấu trúc mạng dễ hình thành hơn và tính lưu động kém hơn so với các vật liệu thông thường.

Sau khi bùn được đưa ra khỏi máy khuấy sang quy trình phủ, nhiều nhà sản xuất vẫn sử dụng thùng xoay để chuyển bùn. Trong quá trình này, bùn không được khuấy hoặc cường độ khuấy thấp. Tính lưu động của bùn thay đổi và dần dần trở nên nhớt. Thạch cũng vậy. Tính lưu động kém dẫn đến tính đồng nhất của lớp phủ kém, được biểu hiện bằng khả năng dung sai tăng lên của mật độ bề mặt mảnh cực và hình thái bề mặt kém.

Điều cơ bản là cải thiện vật liệu, chẳng hạn như tăng độ dẫn điện của các hạt, làm cho các hạt có hình cầu, v.v., có thể có tác dụng hạn chế trong một khoảng thời gian ngắn. Dựa trên các tài liệu hiện có, từ góc độ xử lý pin, có thể thử các cách cải thiện từ các mục sau:

1Sử dụng chất dẫn điện "tuyến tính"

Cái gọi là chất dẫn điện "dạng đường" và "dạng hạt" là những biểu hiện sinh động, có thể không được mô tả bằng thuật ngữ học thuật.

Việc sử dụng các chất dẫn điện “tuyến tính”, quan trọng hiện nay là VGCF (sợi carbon) và CNTs (ống nano carbon), dây nano kim loại, v.v. Chúng có đường kính từ vài nanomet đến hàng chục nanomet và chiều dài hơn chục nanomet. micron hoặc thậm chí vài centimet. Hiện nay, các chất dẫn điện "dạng hạt" thường được sử dụng (chẳng hạn như SuperP, KS-6) thường có kích thước hàng chục nanomet. Kích thước là một vài micron. Một mảnh cực bao gồm một chất dẫn điện "hạt" và một vật liệu hoạt động tiếp xúc với các điểm và điểm tương tự, và mỗi điểm chỉ có thể tiếp xúc với các điểm xung quanh; trong một mảnh cực bao gồm một chất dẫn điện "hình đường" và một vật liệu hoạt động, Đó là phần tiếp xúc giữa các điểm và đường, đường và đường. Mỗi điểm có thể tiếp xúc với nhiều dòng cùng một lúc và mỗi dòng cũng có thể tiếp xúc với nhiều dòng cùng một lúc. Có nhiều nút tiếp xúc hơn và kênh dẫn điện trơn tru hơn. Thế tốt hơn rồi. Sử dụng kết hợp các chất dẫn điện khác nhau ở các dạng khác nhau có thể tạo ra hiệu ứng dẫn điện tốt hơn. Làm thế nào để chọn một chất dẫn điện một cách chi tiết là một câu hỏi đáng để khám phá về việc sản xuất pin.

Các tác động có thể xảy ra khi sử dụng các tác nhân dẫn điện "tuyến tính" như CNTS hoặc VGCF bao gồm:

(1) Tác nhân dẫn điện tuyến tính có thể cải thiện hiệu ứng liên kết ở một mức độ nhất định, đồng thời cải thiện tính linh hoạt và độ bền của mảnh cực;

(2) Giảm lượng chất dẫn điện (hãy nhớ rằng đã có báo cáo rằng độ dẫn điện của CNTS gấp 3 lần so với các chất dẫn điện dạng hạt thông thường có cùng khối lượng (trọng lượng)), toàn diện (1), lượng keo cũng có thể được giảm bớt, và nội dung của các hoạt chất có thể được tăng lên;
(3) Cải thiện độ phân cực, giảm điện trở tiếp xúc và cải thiện hiệu suất chu trình;
(4) Mạng dẫn điện có nhiều nút tiếp xúc hơn, mạng hoàn chỉnh hơn và hiệu suất tốc độ tốt hơn so với các tác nhân dẫn điện thông thường; hiệu suất tản nhiệt được cải thiện, điều này có ý nghĩa rất lớn đối với pin tốc độ cao;
(5) Hiệu suất hấp thụ được cải thiện;
(6) Giá nguyên vật liệu tăng và chi phí tăng. Chất dẫn điện 1Kg, SUPERP thường được sử dụng chỉ có giá hàng chục nhân dân tệ, VGCF khoảng hai đến ba nghìn nhân dân tệ, CNTS cao hơn một chút so với VGCF (khi lượng bổ sung là 1%, 1KgCNTs được tính là 4000 nhân dân tệ và chi phí khoảng 0,3 nhân dân tệ mỗi Ah);
(7) Diện tích bề mặt riêng của CNTS, VGCF, v.v. tương đối cao. Làm thế nào để phân tán là một vấn đề phải được giải quyết trong quá trình sử dụng, nếu không hiệu suất của sự phân tán kém sẽ không được phát huy. Có thể sử dụng các phương tiện như phân tán siêu âm. Có những nhà sản xuất CNTs cung cấp chất lỏng dẫn điện phân tán.

2Cải thiện hiệu ứng phân tán

Với hiệu ứng phân tán tốt, khả năng tiếp xúc và kết tụ của các hạt sẽ giảm đi đáng kể và độ ổn định của bùn sẽ được cải thiện rất nhiều. Hiệu ứng phân tán có thể được cải thiện ở một mức độ nhất định thông qua việc cải tiến công thức và quy trình trộn. Phân tán siêu âm được đề cập ở trên cũng là một phương pháp hiệu quả.

3Cải thiện quy trình vận chuyển bùn

Khi lưu trữ bùn, hãy cân nhắc tăng tốc độ khuấy để tránh bùn bị dính; liên quan đến việc sử dụng các thùng quay vòng để chuyển bùn, rút ​​​​ngắn thời gian từ khi xả đến lớp phủ càng nhiều càng tốt và sử dụng phương tiện vận chuyển đường ống nếu có thể để cải thiện độ nhớt của bùn.

4Sử dụng sơn đùn (phun)
Lớp phủ đùn có thể cải thiện kết cấu bề mặt và độ dày không đồng đều của lớp phủ dao, nhưng thiết bị đắt hơn và yêu cầu độ ổn định của bùn cao hơn.

Khó khô

Bởi vì lithium iron phosphate có diện tích bề mặt lớn và lượng chất kết dính lớn, lượng dung môi cần thiết khi chuẩn bị bùn cũng lớn và khó khô hơn sau khi phủ. Làm thế nào để kiểm soát tốc độ bay hơi của dung môi là một vấn đề đáng được quan tâm. Nhiệt độ cao, lượng không khí lớn và tốc độ sấy nhanh sẽ gây ra khoảng trống lớn. Đồng thời, nó có thể thúc đẩy sự di chuyển của chất keo, dẫn đến sự phân bố vật liệu không đồng đều trong lớp phủ. Nếu chất keo kết tụ trên bề mặt sẽ cản trở sự dẫn điện của các hạt mang điện. , Tăng trở kháng. Nhiệt độ thấp, lượng không khí thấp, dung môi thoát ra chậm, thời gian sấy lâu, sản lượng thấp.

Hiệu suất liên kết kém
Các hạt của vật liệu lithium iron phosphate nhỏ và tỷ lệ bề mặt riêng lớn hơn nhiều so với lithium cobantate và lithium manganat, và nó cần nhiều chất kết dính hơn. Tuy nhiên, nếu sử dụng quá nhiều chất kết dính thì mật độ năng lượng sẽ giảm nếu giảm hàm lượng chất hoạt tính. Do đó, khi có thể, lượng chất kết dính sẽ giảm càng nhiều càng tốt trong quá trình sản xuất pin. Để cải thiện hiệu quả liên kết, phương pháp xử lý lithium iron phosphate phổ biến hiện nay là một mặt tăng trọng lượng phân tử của chất kết dính (trọng lượng phân tử cao, khả năng liên kết được cải thiện, nhưng độ phân tán càng khó thì trở kháng càng cao ), mặt khác là tăng lượng chất kết dính. Có vẻ như kết quả không khả quan.

linh hoạt kém
Hiện tại, khi xử lý miếng cực lithium iron phosphate, người ta thường cảm thấy rằng miếng cực cứng và giòn, có thể ảnh hưởng không nhỏ đến laminate, nhưng rất bất lợi khi bị quấn. Độ linh hoạt của miếng cực không tốt, rất dễ rơi ra và gãy khi cuộn và uốn, dẫn đến đoản mạch và các khuyết tật khác. Giải thích về cơ chế về mặt này không rõ ràng, nhưng phỏng đoán là các hạt nhỏ và không gian đàn hồi của lớp phủ nhỏ. Giảm mật độ nén có thể cải thiện, nhưng theo cách này, mật độ năng lượng thể tích cũng sẽ giảm. Ban đầu, mật độ nén của lithium iron phosphate tương đối thấp và việc giảm mật độ nén là điều bắt buộc.