I. शुष्क इलेक्ट्रोड तैयारी प्रौद्योगिकी का विश्लेषण
1. सूखी बनाम गीली प्रक्रियाओं और सामग्री तुलना का परिचय
पारंपरिक गीली प्रक्रिया में विशिष्ट अनुपात में एक विलायक में सक्रिय सामग्री, प्रवाहकीय एजेंट और बाइंडर को मिलाना शामिल है, फिर मिश्रण को कैलेंडरिंग द्वारा एक स्लॉट डाई कोटर के माध्यम से वर्तमान कलेक्टर सतह पर कोटिंग करना शामिल है।
शुष्क प्रक्रिया में सक्रिय कणों और प्रवाहकीय एजेंटों को समान रूप से मिलाना, एक बाइंडर जोड़ना, बाइंडर फ़िब्रिलेशन के माध्यम से एक स्व-सहायक फिल्म बनाना और अंत में इसे वर्तमान कलेक्टर सतह पर कैलेंडर करना शामिल है।
2. सूखी फिल्म निर्माण प्रक्रिया
2.1 स्व-सहायक फिल्म ड्राई तैयारी प्रक्रिया
सूखी फिल्म विधियों में बाइंडर फाइब्रिलेशन और इलेक्ट्रोस्टैटिक छिड़काव शामिल हैं, जिसमें बाइंडर फाइब्रिलेशन मुख्य धारा की तकनीक है। इलेक्ट्रोस्टैटिक छिड़काव बाद की प्रक्रियाशीलता, आसंजन स्थिरता, इलेक्ट्रोड लचीलेपन और स्थायित्व में बाइंडर फ़िब्रिलेशन से कम प्रदर्शन करता है।
बाइंडर फाइब्रिलेशन: सक्रिय सामग्री पाउडर और प्रवाहकीय एजेंट मिश्रित होते हैं, पीटीएफई बाइंडर जोड़ा जाता है, और बाहरी उच्च कतरनी बल को पीटीएफई, बॉन्डिंग इलेक्ट्रोड फिल्म पाउडर को फाइब्रिलेट करने के लिए लागू किया जाता है। फिर मिश्रण को एक स्व-सहायक फिल्म में निकाल दिया जाता है।
इलेक्ट्रोस्टैटिक छिड़काव: सक्रिय सामग्री, प्रवाहकीय एजेंट और बाइंडर कण उच्च दबाव वाली गैस के साथ पहले से मिश्रित होते हैं। पाउडर को इलेक्ट्रोस्टैटिक स्प्रे गन के माध्यम से नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है और सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए मेटल फ़ॉइल करंट कलेक्टर पर जमा किया जाता है। इसके बाद बाइंडर को {{4}लेपित कलेक्टर को गर्म दबाया जाता है। पिघला हुआ बाइंडर अन्य पाउडरों से चिपक जाता है और एक स्व-सहायक फिल्म में संपीड़ित हो जाता है।
2.2 फ़िब्रिलेशन शुष्क प्रक्रिया प्रौद्योगिकी का सिद्धांत
फ़िब्रिलेशन बाहरी कतरनी बल के तहत PTFE को फ़ाइब्रिल्स में बदल देता है। पीटीएफई के कम वैन डेर वाल्स बलों और ढीली स्टैकिंग के कारण, कतरनी बल एग्लोमेरेट्स को फाइब्रिल में परिवर्तित करते हैं जो एक नेटवर्क बॉन्डिंग इलेक्ट्रोड पाउडर बनाते हैं।
तापमान और कतरनी पीटीएफई फ़िब्रिलेशन को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारक हैं। 19 डिग्री से ऊपर, पीटीएफई ट्राइक्लिनिक से हेक्सागोनल क्रिस्टल सिस्टम में परिवर्तित हो जाता है, आणविक श्रृंखलाओं को नरम करता है और फाइब्रिलेशन को सक्षम बनाता है।
इलेक्ट्रोड कैलेंडरिंग से पहले फिब्रिलेशन फिल्म बनाना। मुख्यधारा फ़िब्रिलेशन उपकरण में जेट मिल्स, स्क्रू एक्सट्रूडर और ओपन मिल्स शामिल हैं।
पीटीएफई और सक्रिय सामग्री के पूरी तरह से मिश्रण के बाद, मिश्रण को फाइब्रिलेशन मशीन में डाला जाता है। रोलर दबाव में, यह एक स्व-सहायक फिल्म बनाता है। प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि कम फ़ीड गति इलेक्ट्रोड फिल्म प्रतिबाधा को बढ़ाती है, जबकि अधिक कैलेंडरिंग बल प्रतिबाधा को कम करता है।
द्वितीय. सूखा बनाम गीला इलेक्ट्रोड: फायदे और नुकसान
1. कम लागत: विनिर्माण लागत में 18% की कमी
शुष्क प्रक्रिया में कम चरण होते हैं। बड़े पैमाने पर उत्पादन से सेल निर्माण लागत 18% (0.056 RMB/Wh) कम हो जाती है। गीले प्रसंस्करण में, कोटिंग/सुखाने और विलायक पुनर्प्राप्ति में उपकरण, श्रम, सुविधा और ऊर्जा लागत का क्रमशः 22.76% और 53.99% हिस्सा होता है। शुष्क प्रक्रिया स्लरी कोटिंग को स्वयं-सहायक फिल्म निर्माण से बदल देती है, जिससे एनएमपी विलायक, इलेक्ट्रोड सुखाने और विलायक पुनर्प्राप्ति समाप्त हो जाती है, जिससे लागत में उल्लेखनीय कटौती होती है।
शुष्क प्रक्रिया अधिक पर्यावरण अनुकूल और मापनीय है। विषाक्त एनएमपी (एन-मिथाइलपाइरोलिडोन) को गीली प्रक्रियाओं में ऊर्जा-गहन पुनर्चक्रण की आवश्यकता होती है। सॉल्वेंट फ्री ड्राई प्रोसेसिंग वर्कफ़्लो को सरल बनाता है, उपकरण पदचिह्न को कम करता है, और बड़े पैमाने पर इलेक्ट्रोड उत्पादन को सक्षम बनाता है।
2. उच्च सक्रिय सामग्री घनत्व: 20% ऊर्जा घनत्व में वृद्धि
पीटीएफई फ़िब्रिलेशन गीले इलेक्ट्रोड की तुलना में अधिक शुष्क इलेक्ट्रोड आकृति विज्ञान को सक्षम बनाता है। गीले प्रसंस्करण में विलायक का वाष्पीकरण सक्रिय सामग्री और प्रवाहकीय एजेंटों के बीच रिक्त स्थान बनाता है, जिससे संघनन घनत्व कम हो जाता है। सूखने के बिना, सूखे इलेक्ट्रोड रिक्तियों को खत्म करते हैं, जिससे कणों का कड़ा संपर्क सुनिश्चित होता है।
शुष्क इलेक्ट्रोड कम दरारें/सूक्ष्म छिद्रों के साथ उच्च संघनन घनत्व प्राप्त करते हैं:
- एलएफपी: 2.30 ग्राम/सेमी³ → 3.05 ग्राम/सेमी³ (+32.61%)
- एनएमसी: 3.34 ग्राम/सेमी³ → 3.62 ग्राम/सेमी³ (+8.38%)
- ग्रेफाइट एनोड: 1.63 ग्राम/सेमी³ → 1.81 ग्राम/सेमी³ (+11.04%)
प्रति आयतन में उच्च सक्रिय सामग्री सामग्री अधिक ऊर्जा घनत्व को सक्षम बनाती है।
सूखी बैटरियां समान परिस्थितियों में 20% अधिक ऊर्जा घनत्व प्राप्त करती हैं। मैक्सवेल डेटा से पता चलता है कि शुष्क इलेक्ट्रोड 300 Wh/kg से अधिक हैं, जिनकी क्षमता 500 Wh/kg है।
शुष्क इलेक्ट्रोड अधिक मोटाई सीमा (30 µm-5 मिमी बनाम गीले 160 µm) का समर्थन करते हैं, जिससे क्षेत्रीय क्षमता और विविध सक्रिय सामग्रियों के साथ अनुकूलता बढ़ती है।
3. बेहतर विद्युत प्रदर्शन
प्रयोगशाला परीक्षण इस बात की पुष्टि करते हैं कि शुष्क प्रक्रिया बैटरियां चक्र जीवन, स्थायित्व और प्रतिबाधा में उत्कृष्ट हैं। फ़ाइब्रिल नेटवर्क सामग्री स्थिरता और विद्युत प्रदर्शन को बढ़ाता है।
गीले प्रसंस्करण में, 500 चक्र सक्रिय कणों में आंतरिक तनाव जमा करते हैं, जिससे क्रॉस-अनुभागीय दरारें पैदा होती हैं जो बैटरी के प्रदर्शन को ख़राब करती हैं। शुष्क प्रसंस्करण में, फ़ाइब्रिल नेटवर्क सक्रिय सामग्रियों को कोट करता है, न्यूनतम सतह दरार के साथ 500 चक्रों के बाद संरचनात्मक अखंडता बनाए रखता है। जाल संरचना सक्रिय सामग्री विस्तार को भी दबाती है, वर्तमान संग्राहकों से कण अलगाव को रोकती है, और स्थिरता और विद्युत प्रदर्शन में सुधार करती है।
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