د بیټرۍ سیل څه شی دی؟

د بیټرۍ سیل څه شی دی؟

د حجرو جوړښت

یو واحد بیټرۍ چې د "حجرې" په نوم هم پیژندل کیږي، د بیټرۍ سیسټم ترټولو کوچنی واحد دی. دا په عمده توګه د کیتوډ (کیتوډ الیکټروډ)، انود (انوډ الیکټروډ)، الکترولیټ (الیکټرولایټ)، جلا کوونکی (جلا کوونکی) او قضیه (کیس) څخه جوړه شوې ده، لکه څنګه چې په 7-1 شکل کې ښودل شوي.

د لیتیم{0}} آیون حجرې الکترود شیټ د جامع موادو په توګه طبقه بندي کیدی شي، په عمده توګه څلور برخې لري:

1) فعال مادي ذرات چې د لیتیم ایونونو مینځپانګه یا ډینټرکلیټ کوي؛ د کیتوډ ذرات د لیتیم سرچینه چمتو کوي، پداسې حال کې چې د انود ذرات د لیتیم آئنونه مني.

2) د کنډکټیو مرحله (کاربن جیل مرحله) د کنډکټیک اجنټ او اوسني راټولونکي مخلوط لخوا رامینځته شوی ، د باندر سره د تړلو فعالیت خدمت کوي؛ کوټ د اوسني راټولونکي او کنډکټیک ایجنټ له لارې الکترونونه ترسره کوي.

3) د الیکټرولیت څخه ډک شوي سوري، کوم چې د الیکټروډ شیټ کې د لیتیم- آیون ټرانسپورټ لپاره د چینلونو په توګه کار کوي.
 

4) اوسنی راټولونکی.

د الکترو کیمیکل پروسې په جریان کې، د الکترود کوټینګ په عمده توګه لاندې 4 پروسې شاملې دي:

1) الکترون ټرانسپورټ.

2) د ایون ټرانسپورټ.

3) د الیکټرولایټ / الیکټروډ ذرات انٹرفیس کې د چارج تبادله ، د بیلګې په توګه ، د بریښنا کیمیکل عکس العمل.

4) په جامد پړاو کې د لیتیم ایونونو خپرول. د الکترود شیټ په مایکرو جوړښت کې، د ذرې اندازه او توزیع د لیتیم-آیون د خپریدو لاره او د الکترو کیمیکل تعامل د سطحې ځانګړې ساحه اغیزه کوي. د pore اندازه او ویش د الکترولیت ټرانسپورټ پروسې اغیزه کوي؛ porosity د فعالو موادو مقدار او د الیکٹرو کیمیکل تعامل د سطحې ځانګړې ساحه اغیزه کوي. دا ټول مایکرو ساختماني ځانګړتیاوې په نهایت کې د بیټرۍ فعالیت اغیزه کوي.

د کیتوډ جوړښت

د حجرو کیتوډ په عمده توګه د کیتوډ موادو څخه جوړ شوی دی لکه LiCoO₂، کنډکټیو ایجنټ، باندر (PVDF)، او اوسنی راټولونکی (.المونیم ورقلکه څنګه چې په 7-2 شکل کې ښودل شوي.

د لیتیم-آیون بیټرۍ لپاره، د کیتوډ اوسنی راټولونکی معمولا د المونیم ورق دی او د انود اوسنی راټولونکی دید مسو ورق. د بیټرۍ دننه د اوسني راټولونکي ثبات ډاډمن کولو لپاره، د دواړو پاکوالی باید د 98٪ څخه پورته وي. هغه لاملونه چې ولې د لیتیم- آیون بیټرۍ د کیتوډ لپاره المونیم ورق او د انود لپاره د مسو ورق کاروي لاندې 3 ټکي دي:

1) مسو او المونیم ښه برقی چالکتیا، نرم جوړښت، او ټیټ قیمت لري. د لیتیم- آیون بیټرۍ د کار اصول یو الیکټرو کیمیکل وسیله ده چې کیمیاوي انرژي په بریښنایی انرژي بدلوي. په دې پروسه کې، د کیمیاوي انرژی بریښنایی انرژی ته د لیږد لپاره یو منځنی ته اړتیا ده، کوم چې د لیږدونکي موادو ته اړتیا لري. د عامو موادو په منځ کې، فلزات تر ټولو غوره برقی چالکتیا لري، او د فلزاتو په منځ کې، مسو او المونیم دواړه د مسو د ورق او المونیم ورق په بڼه غوره چالکتیا او نسبتا ټیټ نرخ وړاندې کوي. په لیتیم- آیون بیټرۍ کې، په عمده توګه د پروسس کولو دوه میتودونه شتون لري: باد او سټکینګ. د سټیکینګ سره پرتله کول، باد کول د بیټرۍ چمتو کولو لپاره کارول شوي الیکټروډ شیټونو ته اړتیا لري ترڅو یو مشخص انعطاف ولري ترڅو ډاډ ترلاسه شي چې د باد په جریان کې د الکترود شیټونه خراب یا مات نشي. د فلزي موادو په منځ کې، د مسو او المونیم ورقونه نرم دي، نسبتا سخت مسو / المونیم ورقونه ګران دي، د مسو او المونیم ورق نسبتا ارزانه دي، او د مسو او المونیم ورقونه په ټوله نړۍ کې ډیر دي.

2) د مسو او المونیم ورق هم په هوا کې نسبتا باثباته دي. ایلومینیم په اسانۍ سره په هوا کې د اکسيجن سره کیمیاوي تعامل کوي ترڅو په سطح باندې د اکسایډ فلم جوړ کړي، د المونیم نور غبرګون مخه نیسي. د مسو / المونیم دا آکسایډ فلم په الکترولیت کې په المونیم کې یو ځانګړی محافظتي اغیزه هم چمتو کوي. مسو پخپله په هوا کې نسبتا مستحکم دی او اساسا په وچه هوا کې کیمیاوي تعاملات نه کوي.

3) د لیتیم- آیون بیټرۍ کیتوډ او انود پوټینشنونه دا په ګوته کوي چې د المونیم ورق د کیتوډ او د مسو ورق لپاره د انود لپاره کارول کیږي، او دوی نشي بیرته راګرځیدلی. د کیتوډ ظرفیت لوړ دی، او د مسو ورق په اسانۍ سره په لوړ ظرفیت کې اکسیډیز کیږي، پداسې حال کې چې المونیم د لوړ اکسیډریشن ظرفیت لري او د هغې په سطحه کې یو کثافت اکسایډ فلم لري، کوم چې د داخلي المونیم لپاره ښه محافظت هم چمتو کوي.

د فلزي المونیم په کریسټال جال کې، مسو او المونیم د Li سره ورته اندازې لري او کولی شي په اسانۍ سره د لی سره انټرمیټلیک مرکبات جوړ کړي لکه LiAl. Li او Al نه یوازې د کیمیاوي فورمول LiAl سره مصر جوړولای شي، بلکې کیدای شي د Li₉Al₄، Li₃Al₂، Li₅Al او Li₂Al الماس پرتونه هم جوړ کړي. دا الیاژ پرتونه په لویه کچه لی مصرفوي او پخپله د Al جوړښت او مورفولوژي ته زیان رسوي، نو دا د لیتیم-آیون بیټرۍ د انود اوسني راټولونکي په توګه نشي کارول کیدی. پداسې حال کې چې Cu د بیټرۍ چارج کولو په وخت کې ډیر لږ تحلیل کیږي د مسو ورق لپاره په 3.5V کې، د قطبي جریان جریان د پام وړ زیاتوالي پیل کوي او د اکسیډیشن په شدت سره په خطي ډول لوړیږي، دا په ګوته کوي چې Cu هم په بیټرۍ کې منحل کیږي؛ پداسې حال کې چې د ټول قطبي کولو احتمالي سلسلې کې د المونیم ورق لپاره، د قطبي کولو جریان کوچنی او باثباته دی، پرته له دې چې د الیکټرو کیمیکل ثبات ساتل کیږي. څرنګه چې د لیتیم- آیون بیټرۍ د کیتوډ احتمالي حد کې د ال تحلیل مقدار خورا کوچنی دی او الکترو کیمیکل ثبات ساتل کیدی شي، دا د لیتیم- آیون بیټرۍ لپاره د کیتوډ اوسني راټولونکي په توګه مناسب دی.

د مسو/المونیم په سطحو کې د اکسایډ پرت د سیمیکمډکټرونو پورې اړه لري او الکترونونه ترسره کوي؛ که چیرې د اکسایډ پرت ډیر موټی وي، خنډ لوی دی؛ پداسې حال کې چې د المونیم په سطح کې د المونیم آکسایډ پرت یو انسولټر دی او نشي کولی بریښنا ترسره کړي، مګر دا چې دا خورا پتلی دی، د الیکترون لیږد د تونل کولو اغیزې له لارې ترلاسه کیږي؛ که چیرې د اکسایډ طبقه ضخامت وي، د مسو/المونیم ورق چلښت ضعیف یا حتی موصلیت لري. عموما، د مسو / المونیم ورق باید د کارولو دمخه د آکسایډ پرت څخه پاک شي ترڅو له یوې خوا د تیلو لرې کولو لپاره او له بلې خوا د آکسایډ پرتونه. د کیتود ظرفیت لوړ دی، او د المونیم اکسایډ طبقه خورا کثافت ده، کوم چې کولی شي د اوسني راټولونکي اکسیډریشن مخه ونیسي. د مسو / نکل او نور د اکسایډ پرتونه نسبتا نرم دي، په اسانۍ سره د اوسني راټولونکي مخه نیسي او د بیټرۍ ښه فعالیت چمتو کوي. په عین حال کې، د لیتیم-آیون بیټرۍ د انود پوټینشن کم دی، او مسو/نیک به د اکسیډریشن تعاملاتو سره مخ شي، د مسو/نیک په سطح کې د اکسیډریشن/مسو/de-لیتیشن تعاملات واقع کیږي، پداسې حال کې چې المونیم په لوړ ظرفیت کې د LiAl الیاژ څخه تیریږي.

اوسنی راټولونکی خالص ترکیب ته اړتیا لري. په Al کې ناپاکتیا به د سطحي فلم لږ کثافت رامینځته کړي او د زنګ وهلو لامل شي ، او حتی په جدي ډول د سطحي فلم ویجاړول د LiAl الماس رامینځته کیدو لامل کیږي.

اوسنی راټولونکی خالص ترکیب ته اړتیا لري. په Al کې ناپاکتیا به د سطحي فلم د کم کثافاتو لامل شي چې د زنګ وهلو لامل کیږي ، او حتی بدتر د سطحي فلم ویجاړول د LiAl الیاژ رامینځته کیدو لامل کیږي.

د لیتیم-آیون بیټرۍ لپاره، د کیتود المونیم ورق له 16μm څخه 14μm ته، بیا 12μm ته راټیټ شوی، او اوس 10μm المونیم ورق لا دمخه په ډله ایز تولید کې دی، ځینې حتی 8μm کاروي. د anode د مسو ورق لپاره، د خپل طبیعي ښه انعطاف له امله، د هغې ضخامت له پخواني 12μm څخه 10μm ته، بیا 8μm ته راټیټ شوی، او اوس مهال د بیټرۍ لویه برخه د 6μm په کارولو سره تولیدیږي، پداسې حال کې چې ځینې جوړونکي 5μm/4μm ته وده ورکوي چې احتمالي هم دي. څرنګه چې د لیتیم{14}} آیون بیټرۍ د مسو ورق لپاره د لوړ پاکوالي اړتیاوې لري، نو د موادو کثافت اساسا په ورته کچه وي. لکه څنګه چې د پراختیا لاندې ضخامت کمیږي، د ساحې کثافت د دې مطابق کمیږي، او د بیټرۍ وزن په طبیعي توګه ډیر سپک او سپک کیږي، کوم چې د لیتیم ایون بیټرۍ غوښتنې پوره کوي.

د اوسني راټولونکو لپاره، د دوی ضخامت او وزن سربیره چې د لیتیم{0}} آیون بیټرۍ اغیزه کوي، د اوسني راټولونکي د سطحې ځانګړتیاوې هم د بیټرۍ په تولید او فعالیت باندې د پام وړ اغیزه لري. په ځانګړې توګه د انوډ اوسني راټولونکي لپاره، د چمتو کولو ټیکنالوژۍ کې د نیمګړتیاوو له امله، په بازار کې د مسو ورق په عمده توګه د واحد-دواړه خړوب شوي، دوه اړخیز-دوه اړخیزه خړوب شوي، او دوه اړخیزه خړوب شوي ډولونه دي. دا غیر متناسب دوه اړخیز جوړښت به په دواړو خواوو کې د انود کوټینګ غیر متناسب تماس مقاومت لامل شي، په دې توګه په دواړو خواوو کې د انود ظرفیت د یوشان خوشې کیدو مخه نیسي؛ په ورته وخت کې، په دواړو خواوو کې غیر متناسب د انود کوټینګ د غیر متناسب چپک کولو ځواک لامل کیږي، چې په پایله کې د انود کوټینګ په دواړو خواوو کې د سخت غیر متوازن چارج- د خارج کولو دورې ژوند رامینځته کیږي، چې په پایله کې د بیټرۍ د ظرفیت تخریب ګړندی کوي.

د یوې حجرې کیتوډ تشکیل د حجرې کلیدي اصلي ټیکنالوژي ده. لاندې یو مثال دی:

1) LiCoO₂ (10μm): 96.0%.

2) کنډکټیو ایجنټ (کاربن ECP): 2.0%.

3) باندر (PVDF 761): 2.0٪.

4) Adhesion Promotor (NMP): د جامد موادو د وزن تناسب تقریبا 810:1496 دی.

د کاتوډ جوړونې احتیاطي تدابیر:

1) د کیتوډ سلری ویسکوسیت کنټرول په 6000cP (1cP=1mPa · s) (د تودوخې 25 درجې).

2) د NMP وزن باید په مناسب ډول تنظیم شي ترڅو د ویسکوسیت اړتیا پوره کړي.

3) د تودوخې او رطوبت اغیزو ته ځانګړې پاملرنه وکړئ چې په واسکاسیټي کې وي.

کیتوډ مواد لیتیم کوبالټ آکسایډ: کیتوډ فعال مواد، د لیتیم آئن سرچینه، د بیټرۍ لپاره د لیتیم سرچینه چمتو کوي. غیر-پولر ماده، غیر منظم شکل، د ذرې اندازه D50 عموما 6-8μm، د رطوبت محتوا له 0.2٪ څخه کم یا مساوي، معمولا الکلین، pH 10-11.

کیتوډ مواد لیتیم منګنیز اکسایډ: غیر- قطبي ماده، غیر منظم شکل، د ذرې اندازه په عمومي ډول 5-7μm، د رطوبت اندازه د 0.2٪ څخه کم یا مساوي، معمولا ضعیف الکلین، pH شاوخوا 8.

کنډکټیو ایجنټ: زنځیر{0}} لکه ماده، د رطوبت مواد<1%, particle size generally 1~5um.Superconductive carbon black with excellent conductivity is usually used, such as KetjenblackCarbon ECP and ECP600JD. lts function is to improve the conductivity of the cathode material,compensate for the electronic conductivity of the cathode active material; increase the electrolyteabsorption of the cathode sheet, expand the reaction interface, and reduce polarization.

باندر (PVDF): غیر-قطبي ماده، زنځیر-لکه، مالیکولر وزن له 300000 څخه تر 3000000 پورې؛ مالیکولر وزن د اوبو له جذب وروسته کمیږي، په پایله کې د ضعیف چپکیدو لامل کیږي. lt د لیتیم کوبالټ اکسایډ، کنډکټیو اجنټ، او د المونیم ورق یا المونیم میش سره د تړلو لپاره کارول کیږي د اډیسین پروموټر (NMP): کمزوری قطبي مایع، د PVDF تحلیل / پړسوب او په ورته وخت کې د سلیري حل کولو لپاره کارول کیږي.

اوسنی راټولونکی (کیتوډ ټب): د المونیم ورق یا المونیم پټې څخه جوړ شوی.

د انوډ جوړښت

د حجرو انود جوړښت د ګرافیت مواد، کنډکټیو ایجنټ، موټی (CMC)، باندر (SBR)، او اوسنی راټولونکی (د مسو ورق) څخه جوړ دی، لکه څنګه چې په 7-3 شکل کې ښودل شوي.

د یوې حجرې د انود فارمولیشن هم د حجرې یو له مهمو ټیکنالوژیو څخه دی، په ځانګړې توګه په لاندې ډول:

1) انوډ مواد (ګرافائٹ): 94.5٪.

2) کنډکټیو ایجنټ (کاربن ECP): 1.0٪ (کیټجن بلیک).

3) باندر (اسټرین-بوټاډین ربړ لیټیکس، SBR): 2.25%.

4) غوړونکی (کاربوکسی میتیل سیلولوز، CMC): 2.25%.

5) اوبه: د جامد موادو د وزن تناسب 1600:1417.5 دی.

د انوډ جوړونې احتیاطي تدابیر:

1) په 5000-6000cP (د تودوخې 25 درجې) کې د انوډ سلری ویسکوسیت کنټرول.

2) د اوبو وزن باید په مناسب ډول تنظیم شي ترڅو د ویسکوسیت اړتیا پوره کړي.

3) د تودوخې او رطوبت اغیزو ته ځانګړې پاملرنه وکړئ چې په واسکاسیټي کې وي.

Graphite: د anode فعال مواد، اصلي ماده چې د anode غبرګون جوړوي، په عمده توګه په دوو لویو کټګوریو ویشل شوي: طبیعي ګرافیت او مصنوعي ګرافیت. غیر-قطبي ماده، په اسانۍ سره د غیر-قطبي موادو په واسطه ککړیږي، په غیر-قطبي موادو کې په اسانۍ سره خپریږي؛ نه د اوبو جذب کول اسانه دي او نه هم په اوبو کې توزیع کول اسانه دي. ککړ شوي ګرافیت، وروسته له دې چې په اوبو کې منحل شي، بیا راټولیږي-. د عمومي ذرې اندازه D50 شاوخوا 20μm ده. د ذراتو شکلونه متنوع دي او ډیری یې غیر منظم دي، په عمده توګه کروی، فلکی، فایبر، او نور.

د چلونکي اجنټ دندې:

1) د انود شیټ چلولو ته وده ورکړئ او د انود فعال موادو بریښنایی چال چلن ته تاوان ورکړئ.

2) د عکس العمل ژوروالی او د کارونې کچه لوړه کړئ.

3) د ډینډرایټس د تولید مخه نیسي.

4) د تعامل انٹرفیس زیاتولو او قطبی کولو کمولو لپاره د مایع- د جذب وړ موادو څخه کار واخلئ (د ګرافیټ ذرات د اندازې ویش سره سم اضافه کیدی شي یا نه).

اضافه کول: نه بدلیدونکي عکس العملونه کموي، د اړیکو پیاوړتیا او د سلیري ویسکوسیت لوړوي، او د سلیري سلیډیشن مخه نیسي.

تېکنر/ ضد- د تصفیې اجنټ (CMC): لوړ مالیکولر مرکب، په اوبو او قطبي محلولونو کې په اسانۍ سره حل کیږي.

Isopropanol: ضعیف قطبي ماده؛ سربیره پردې ، دا کولی شي د باندر محلول قطبیت کم کړي ، د ګرافیټ او باندر حل ترمینځ مطابقت ښه کړي؛ قوي کثافات اغیز لري؛ په اسانۍ سره د بانډر شبکې کراس- نښلول کټالیز کوي او د اړیکو پیاوړتیا ښه کوي.

ایتانول: ضعیف قطبي ماده؛ سربیره پردې ، دا کولی شي د باندر محلول قطبیت کم کړي ، د ګرافیټ او باندر حل ترمینځ مطابقت ښه کړي؛ قوي کثافات اغیز لري؛ په اسانۍ سره د لینر کراس- د باندر سره نښلول او د اړیکو پیاوړتیا ته وده ورکوي (د isopropanol او ایتانول دندې اساسا یو شان دي؛ کله چې په ډله ایزه توګه-تولید کیږي، د لګښت عوامل په پام کې نیول کیدی شي چې کوم یو اضافه کړي).

د اوبو- پر بنسټ باندر (SBR): بانډ ګرافائٹ، کنډکټیو ایجنټ، اضافه کونکي، او د مسو ورق یا د مسو میش سره یوځای؛ د خطي سلسلې ایمولشن مالیکول، په اوبو او قطبي محلولونو کې خورا محلول کیږي.

ډیونیز شوي اوبه (یا منحل شوي اوبه): نرم شوي، په مناسب مقدار کې اضافه شوي، کولی شي د سلیري مایعیت بدل کړي.

انوډ ټب: د مسو ورق یا د مسو پټې څخه جوړ شوی.