Lithiumbasierte Batterietechnologien für Elektrofahrzeuge verwenden Lithium-Ionen als Ladungsträger.
Je nach den technischen Anforderungen der Anwendung wird Lithium mit verschiedenen chemischen Materialien wie Graphit für die Anode sowie Nickel-, Mangan- oder Kobaltoxiden für die Kathode verwendet.
Alle diese Materialien haben gute Lithiumeinlagerungs- oder Interkalationseigenschaften, die es ermöglichen, große Mengen an Energie zu speichern.
Jeder Produktions- und Herstellungsprozess von Lithium-Ionen-Akkus beginnt mit der Herstellung der Suspension, die zur so genannten „Elektrodenaufschlämmung“ wird.
Diese Suspension ist eine Mischung aus aktivem Material, leitfähigen Zusätzen, einem Lösungsmittel und einem Polymerbindemittel.
Diese Materialien müssen alle in einem Mischgefäß mit einem gut ausgewählten Rührwerk vermischt werden.
Um die Dringlichkeit der Auswahl eines geeigneten Rührwerks zu erklären, müssen wir zunächst die Bedeutung des Elektrodenschlamms selbst erläutern.
Was ist Elektrodenschlamm?
Die Elektrodenaufschlämmung besteht im Wesentlichen aus Elektrodenmaterialien, die in einem organischen Lösungsmittel dispergiert sind.
Die für den folgenden Schritt vorbereitete Elektrodenaufschlämmung wird auf Kupfer- und Aluminiumfolie aufgetragen, getrocknet und kalandriert.
Diese Folie dient zusammen mit dem aufgebrachten Schlamm als Kathode und Anode.
Materialien für die Elektrodenaufschlämmung und ihre Rolle
Aktives Material : Reagierende Lithium-Ionen
NMP-Lösungsmittel: Zum Auflösen von Polyvinylidenfluorid (PVDF), dem am häufigsten verwendeten
verwendetes Bindemittel in der Kathodenaufschlämmungsformulierung
Leitende Zusatzstoffe: Dienen der Elektronenleitfähigkeit
Polymeres Bindemittel : Dient der Bindung von aktivem Material und leitfähigen Zusatzstoffen.
Für Ionen-Litium-Batterien mit hoher Kapazität muss der Anteil der leitfähigen Zusätze verringert und der Anteil des aktiven Materials erhöht werden.
Es ist jedoch auch wichtig, eine ausreichende Elektronenleitfähigkeit zu haben, um den Innenwiderstand der Batterie zu verringern, und es ist eine moderate Menge leitfähiger Zusätze erforderlich.
Daher ist es wichtig, die Abweichung zwischen aktivem Material und leitfähigen Zusätzen zu optimieren.
Auswirkungen der Materialdispersion der Elektrodenaufschlämmung auf Lithium-Ionen-Batterien
Die Dispergierbarkeit aktiver Materialien und leitfähiger Zusätze in der Elektrodenaufschlämmung ist von sehr großer Bedeutung.
Schauen wir uns die einzelnen Materialien genauer an.
Aktives Material
Durch den Kontakt des Elektrolyten mit der Oberfläche der einzelnen aktiven Materialpartikel wird die Ionenreaktion verstärkt.
Dies trägt zur Erhöhung der Batteriekapazität bei.
Leitfähiger Zusatzstoff
Wenn die Elektrodenaufschlämmung schlecht gemischt ist, wird der leitfähige Zusatzstoff nicht gut genug dispergiert.
Umgekehrt wird bei einer zu starken Vermischung der gebildete Stromfluss zerstört und eine gute Elektronenleitung kann nicht erreicht werden.
Wird der Lithium-Ionen-Akku zusammengebaut, ohne das aktive Material und die leitenden Zusätze zu verteilen, konzentriert sich die Ladung, was unerwünscht ist, da es zu ungleichmäßigen Reaktionen des Akkus kommt.
Die Bilder zeigen, wie sich die Agglomeration bildet, wenn der entsprechende Mischertyp gewählt wird
Die Wahl des richtigen Mischertyps hängt wie immer von den folgenden Kriterien ab:
- Volumengröße der Güllebestandteile
- Fähigkeiten der Güllekomponenten
- Geometrie des Gefäßes
- Ausrichtung der Dosierdüsen für die Güllebestandteile
- Korrekte Temperatur- und Druckregelung
- Auswahl des geeigneten Mischelementaufbaus
- Die richtige Geschwindigkeit, um eine ausreichende Turbulenz und Strömung im Mischbehälter zu erreichen
- Mechanische Zuverlässigkeit während des gesamten Mischvorgangs
Zur Überwachung des Mischprozesses empfiehlt Jongia den Einsatz von Sensortechnik, die eine einfache Ablesung der Parameter für den Kontrollraum in der Batterieanlage ermöglicht.
Die Mischereinheit muss während des gesamten Mischprozesses laufen, der entweder ein chargengesteuertes Verfahren oder ein kontinuierlicher Mischprozess sein kann.
Die Auswahl des richtigen Mischelements
Jongia Mixing Technology verfügt über ein breites Spektrum an Know-how für viele Suspensionen, zum Lösen und zum kontinuierlichen Rühren, wie z.B. Propeller, Hydrofoils, Gegenstrom- und Sägeblatt-Mischelemente.
Da die Kombination der oben genannten Kriterien von großer Bedeutung ist, wird kein typisches Ein-Typ-Mischelement eingesetzt.
Vielmehr handelt es sich um eine Kombination verschiedener Mischelemente in Verbindung mit einer Vielzahl von Drehzahlen und Geschwindigkeiten.
Daher ist es notwendig, Jongia während des Pre-Engineering- und des Detail-Engineering-Stadiums auf dem Laufenden zu halten, um sicherzustellen, dass die richtigen Schritte für die Auswahl eines geeigneten Rührwerks unternommen werden.
Außerdem muss die mechanische Zuverlässigkeit hervorragend sein. Das ist ein weiterer Grund, warum Ionenbatterie-Hersteller Jongia für ihre Lithium-Ionen-Batterie-Gülle-Rührsysteme wählen!
Wenn Sie Interesse haben, kontaktieren Sie uns bitte unter: info@www.jongia.com oder besuchen Sie unsere
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