Der Herstellungsprozess der Anodenelektrodenaufschlämmung einer Lithium-Ionen-Batterie

Aufgrund ihrer hohen Energiedichte, langen Lebensdauer und Umweltfreundlichkeit werden Lithium-Ionen-Batterien in verschiedenen Bereichen häufig eingesetzt. Die Anodenelektrodenaufschlämmung ist eine der Schlüsselkomponenten von Lithium-Ionen-Batterien, die sich auf die Leistung und Sicherheit der Batterien auswirkt. Daher ist es wichtig, den Herstellungsprozess und die Vorsichtsmaßnahmen der Anodenelektrodenaufschlämmung zu verstehen.

Der Herstellungsprozess der Anoden-Elektroden-Aufschlämmung kann in vier Schritte unterteilt werden: Rohstoffvorbereitung, Mischen, Beschichten und Trocknen.

1. Rohstoffvorbereitung

Die Rohstoffe für die Anoden-Elektroden-Aufschlämmung umfassen hauptsächlich Aktivmaterialien, Leitmittel, Bindemittel und Lösungsmittel. Die aktiven Materialien sind die Hauptquelle für Lithiumionen und Elektronen in der Batterie, beispielsweise Graphit, Silizium, Zinn und deren Legierungen oder Verbundwerkstoffe. Die leitfähigen Mittel werden verwendet, um die elektrische Leitfähigkeit der Aufschlämmung und der Elektrode zu verbessern, beispielsweise Ruß, Graphen und Kohlenstoffnanoröhren. Die Bindemittel werden verwendet, um die aktiven Materialien und leitfähigen Mittel miteinander zu verbinden und sie an den Stromkollektor zu kleben, wie z. B. Polyvinylidenfluorid (PVDF), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und Carboxymethylcellulose (CMC). Die Lösungsmittel werden zum Auflösen der Bindemittel und zum Einstellen der Viskosität der Aufschlämmung verwendet, beispielsweise N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Wasser und Ethanol.

2. Mischen

Der Mischschritt besteht darin, die aktiven Materialien, leitfähigen Mittel und Bindemittel gleichmäßig im Lösungsmittel zu dispergieren, um eine homogene Aufschlämmung zu bilden. Die Mischmethode kann mechanisches Rühren, Ultraschalldispersion oder Kugelmahlen sein. Mischzeit, Geschwindigkeit und Temperatur sollten entsprechend den Eigenschaften der Rohstoffe und der gewünschten Qualität der Aufschlämmung gesteuert werden. Der Mischschritt ist entscheidend für das Erreichen einer guten Dispersion, Haftung und Gleichmäßigkeit der Beschichtung der Aufschlämmung.

3. Beschichtung

Der Beschichtungsschritt besteht darin, die Aufschlämmung mithilfe einer Beschichtungsmaschine auf eine Metallfolie (normalerweise Kupfer) als Stromkollektor aufzutragen. Die Beschichtungsmethode kann Rakel-, Schlitzdüsen- oder Sprühbeschichtung sein. Beschichtungsdicke, Geschwindigkeit und Druck sollten entsprechend den Eigenschaften der Aufschlämmung und den Anforderungen der Elektrode angepasst werden. Der Beschichtungsschritt ist entscheidend für die Bestimmung der Massenbeladung, Porosität und Morphologie der Elektrode.

4. Trocknen

Der Trocknungsschritt besteht darin, das Lösungsmittel mithilfe eines Trockenofens oder eines Heißluftgebläses aus der beschichteten Aufschlämmung zu entfernen. Die Trocknungstemperatur, -zeit und -atmosphäre sollten entsprechend der Art des in der Aufschlämmung verwendeten Lösungsmittels und Bindemittels optimiert werden. Der Trocknungsschritt ist wichtig für die Beseitigung von Lösungsmittelrückständen, die Verbesserung der Bindemittelhaftung und die Verbesserung der Elektrodenstabilität.

Zu den Vorsichtsmaßnahmen bei der Herstellung der Anodenelektrodenaufschlämmung gehören hauptsächlich:

- Auswahl geeigneter Rohstoffe entsprechend den Leistungsanforderungen der Batterie.

- Steuerung des Verhältnisses von Aktivmaterialien, Leitmitteln und Bindemitteln entsprechend der gewünschten Rheologie und elektrochemischen Eigenschaften der Aufschlämmung.

- Vermeidung von Kontamination oder Oxidation der Rohstoffe und Gülle während der Lagerung und Handhabung.

- Filtern oder Entgasen der Aufschlämmung vor dem Beschichten, um Luftblasen oder Verunreinigungen zu entfernen.

- Regelmäßige Kalibrierung der Beschichtungsmaschine, um eine genaue und gleichmäßige Beschichtungsdicke sicherzustellen.

- Die beschichteten Elektroden ordnungsgemäß lagern oder aushärten, um Risse oder Abblättern zu verhindern.

Die Vorbereitung der Anodenelektrodenaufschlämmung ist ein komplexer und heikler Prozess, der eine sorgfältige Planung und Durchführung erfordert. Durch Befolgen dieser Schritte und Vorsichtsmaßnahmen kann man eine hochwertige Anodenelektrodenaufschlämmung für Lithium-Ionen-Batterien erhalten.