Der Grund dafür, dass die Anodenelektrode der Lithiumbatterie an der Walze klebt

Apr 22,2024

Beim Walzen und Pressen der Anoden-Elektrodenmaterialien tritt häufig das Problem des Anhaftens an der Walze auf. Das Anhaften der Anodenelektrodenmaterialien an der Walze verschwendet nicht nur Arbeitsstunden und beeinträchtigt die Arbeitseffizienz, sondern kann auch dazu führen, dass die Elektrode unbrauchbar wird, was zu wirtschaftlichen Verlusten führt. Daher ist es für die Produktion und Herstellung von Lithiumbatterien sehr wichtig, die Gründe für das Anhaften der Anodenelektrode an der Walze zu analysieren und die Probleme zu verstehen. Forscher haben die Gründe für das Anhaften von Anodenelektrodenmaterialien an der Walze in der Praxis zusammengefasst und analysiert, wobei sie hauptsächlich acht Aspekte umfassten. Schauen wir sie uns unten an.

1. Die Oberfläche der Walzenachse des Walzwerks ist nicht richtig gereinigt. Da die Oberfläche der Rollenachse bei Nichtgebrauch mit einer Schutzschicht überzogen ist, muss sie vor dem Gebrauch gereinigt werden. Wenn die Oberfläche der Rollenachse beim Rollen der Anodenelektrodenblätter nicht sauber ist, kann es leicht zu einem Anhaften an der Rolle kommen. Einige Hersteller von Lithiumbatterien trennen und verwenden Geräte für unterschiedliche Systeme und Materialien von positiven (ölbasierten) und anodischen (wasserbasierten) Elektroden, um eine gegenseitige Verschmutzung zu vermeiden. Es gibt jedoch auch Sonderfälle, in denen sich positive und Anodenelektrodenbleche dasselbe Walzwerk teilen und sogar die Beschichtungsmaschine von beiden gemeinsam genutzt wird. Ein häufiger Austausch der positiven und Anodenelektrodenblätter kann zu Kreuzkontaminationen und einem leichten Anhaften an der Walze führen.

2. Die Anodenelektrodenblätter sind nicht vollständig getrocknet. Wenn die Ofentemperatur nicht hoch genug ist oder die Laufgeschwindigkeit während der Beschichtung zu hoch ist, erreichen die Elektrodenfolien möglicherweise nicht den Trocknungsstandard. Wenn die Platten beim Rollen noch eine gewisse Feuchtigkeit enthalten, kann das Bindemittel seine Fähigkeit, verschiedene Stoffe zu verbinden, nicht voll entfalten. Die Haftung zwischen dem Anodenelektrodengraphit, der Kupferfolie und dem Bindemittel ist schwach und es kann leicht passieren, dass die Bleche während des Verformungsprozesses beim Walzen an der Walze haften bleiben. Ein Stück Elektrodenblech kann zum Wiegen entnommen und dann für eine gewisse Zeit zum Backen in den Ofen gelegt und dann erneut gewogen werden. Anhand der Gewichtsdifferenz lässt sich feststellen, ob die Trocknung der Elektrodenbleche beim Beschichten zufriedenstellend ist.

3. Die Temperatur im Ofen ist zu hoch und die negative Elektrode ist zu trocken. Wenn die Einbrenntemperatur zu hoch ist, verdunstet das Lösungsmittel zu schnell und das Bindemittel verflüchtigt sich und haftet an der Oberfläche der Elektrode, wodurch eine Mikrostruktur der Elektrode entsteht, wobei die Bindemittelkonzentration von der Folie zur Oberfläche schrittweise ansteigt der Elektrode. Während des Rollens ist die Oberflächenadhäsionskraft der negativen Elektrode größer als die Adhäsionskraft zwischen der Folie und dem Material der negativen Elektrode, was dazu führt, dass das Phänomen des Anhaftens an der Walze auftritt, was dazu führt, dass Partikel von der Walze auf die Elektrode fallen. Wenn sich beim Walzen linienförmiges, klebriges Material auf der Elektrode befindet, muss der Elektrodentrockenofen der Beschichtungsmaschine überprüft werden. Es kann sein, dass an der festen Luftdüse Schrauben vorhanden sind, die nicht verschraubt bzw. festgezogen sind. Unterschiedliche Einstellungen der Abluftfrequenz des Ofens während der Beschichtung beeinflussen die Verdunstungsrate des Lösungsmittels auf der Elektrode und die Verteilung des Bindemittels, was sich auch auf das Rollen der Elektrode auswirkt.

4. Ein zu geringer Bindemittelgehalt im Schlicker kann zu einer unzureichenden Haftung zwischen den Aktivmaterialien und einer unzureichenden Haftung zur Folie führen. Im Allgemeinen werden SBR und CMC synergistisch als Bindemittel für Graphitanodenelektroden verwendet, wobei CMC als Verdickungsmittel und SBR als Bindemittel dienen. Wenn der Gehalt an CMC und SBR zu niedrig ist, können Graphit und Ruß in der Anodenelektrode nicht gleichmäßig in der Aufschlämmung verteilt werden, was zur Agglomeration führt. SBR kann die Oberfläche der Graphitpartikel nicht gleichmäßig bedecken, was zu einer schlechten Haftung zwischen den Graphitpartikeln in den Elektrodenplatten sowie zwischen den Graphitpartikeln und der Folie führt. Beim Rollen lösen sich die Graphitpartikel und haften sofort an anderen Gegenständen. Bei Verwendung einer wässrigen Anoden-Elektroden-Aufschlämmung kann das Verhältnis von CMC zu SBR berücksichtigt werden, da ein zu geringer Anteil zu einer schlechten Haftung führen kann.

5. Wenn das Verhältnis von SBR im Mischprozess nicht geeignet ist, kann es beim Walzen der Elektrodenbleche zum Verkleben der Walze kommen. SBR, das in Lithiumbatterien verwendet wird, ist ein wasserbasiertes Bindemittel aus Styrol-Butadien-Kautschuklatex. Es wird durch Emulsionspolymerisation und Copolymerisation von Styrol- und Butadienmonomeren unter Verwendung von Wasser als Medium und Zugabe von Emulgatoren und Initiatoren hergestellt. Es handelt sich um eine wässrige Emulsion mit einem Feststoffgehalt von etwa 50 %. SBR ist eine Substanz, die sowohl hydrophile als auch hydrophobe Eigenschaften aufweist. Die wässrigen Gruppen binden sich an die Oberflächengruppen der Folie und bilden so eine Haftung, während sich die öligen Kettensegmente an den Anodenelektrodengraphit binden und so eine Haftung bilden, wodurch der Bindungseffekt erzielt wird. Wenn SBR während der Aufschlämmungsvorbereitung schwimmt und blau erscheint, führt dies zu einer ungleichmäßigen Verteilung der SBR-Konzentration nach der Beschichtung, was zu einer schlechten Haftung zwischen dem aktiven Material und der Folie führt. Dadurch kann es beim Rollen leicht zum Verklemmen der Walze kommen.

6. Die Art des Anodenelektrodenmaterials kann den Walzprozess beeinflussen. Im Vergleich zu natürlichem Graphit weisen künstliche Graphitpartikel rauere Oberflächen, spitzere und umgekehrtere Eckenmorphologien sowie unregelmäßigere Strukturen auf, wodurch sie schwieriger zu benetzen sind. Wenn künstlicher Graphit nicht vollständig dispergiert ist, neigt er eher zur Agglomeration. Diese Agglomeration ist gallertartig, kann durch Siebe hindurchgehen und die agglomerierten Bereiche der beschichteten Elektrodenbleche sind dichter, wodurch es beim Walzen leicht zu Überpressungen und punktförmigen Verklebungen und Materialablösungen kommt.

7. Der Mischvorgang kann sich auch auf das Rollen der Elektrodenbleche auswirken. Künstlicher Graphit lässt sich nur schwer dispergieren, und bei der konventionellen Nassaufschlämmungszubereitung kann ein langfristiges Hochgeschwindigkeitsrühren leicht zum Bruch der CMC-Molekülkette führen, was zu einer schlechten Dispersionswirkung führt. Eine einfache Erhöhung der Liniengeschwindigkeit und des CMC-Anteils führt oft nicht zu guten Ergebnissen.

8. Bei der Herstellung der Anodenelektrodenmischung aus künstlichem Graphit werden sowohl CMC als auch SBR als Zusatzstoffe verwendet, um die Stabilität und Beschichtungsleistung der Aufschlämmung sicherzustellen. Verschiedene CMC-Typen können auch die Mikrostruktur der Elektrodenbleche beeinflussen und beim Walzen zum Festkleben der Walze führen. Dies liegt daran, dass unlösliche Substanzen in CMC mit kleinen Graphit- und Super-P-Partikeln Partikelagglomerate bilden können, wodurch es für die Aufschlämmung schwierig wird, Siebe zu passieren. Dies kann zu mehrfachen Verstopfungen des Siebgewebes, Beschichtungskratzern und einem Verkleben der Walze beim Walzen führen

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