เครื่องบดละเอียดพิเศษมีการใช้งานอะไรบ้างในการแปรรูปวัสดุอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน?

วัสดุแคโทดและแอโนดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนคือ วัสดุผงแบบทั่วไป.
เครื่องบดละเอียดพิเศษ มีบทบาทสำคัญในวัสดุผง
ส่งผลกระทบต่อขนาดอนุภาค พื้นที่ผิวเฉพาะ และความหนาแน่นของการบรรจุผงอิเล็กโทรด ซึ่งมีอิทธิพลต่อความเร็วปฏิกิริยาของแบตเตอรี่และความหนาแน่นของพลังงาน
มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อเอาต์พุตและประสิทธิภาพการทำงานในรอบการทำงานของแบตเตอรี่

ลักษณะของผงเกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ ดังนั้นการออกแบบและการประมวลผลวัสดุอิเล็กโทรดจึงมีความสำคัญ บทความนี้จะแนะนำการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีผงในวัสดุอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ลิเธียม

เทคโนโลยีวัสดุอิเล็กโทรดและผง

การควบคุมขนาดอนุภาคของวัสดุอิเล็กโทรด

ขนาดอนุภาคของวัสดุอิเล็กโทรดมีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โดยทั่วไป ขนาดอนุภาคของวัสดุอิเล็กโทรดส่งผลโดยตรงต่อการเตรียมสารละลายแบตเตอรี่และแผ่นอิเล็กโทรด สารละลายขนาดอนุภาคขนาดใหญ่จะมีความหนืดต่ำและมีความลื่นไหลดี จึงต้องใช้ตัวทำละลายน้อยลงและมีปริมาณของแข็งสูงขึ้น เมื่อขนาดอนุภาคของผงลดลง ความหนาแน่นและความจุที่แน่นหนาสามารถปรับปรุงได้ในระดับหนึ่ง

โดยทั่วไปขนาดอนุภาคของวัสดุอิเล็กโทรดจะถูกทดสอบโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคเลเซอร์ โดยขนาดอนุภาคเฉลี่ยคือเส้นผ่านศูนย์กลางเทียบเท่า D50 ของอนุภาคขนาดใหญ่ที่สุดในเส้นโค้งการกระจายสะสม หากใช้วัสดุแคโทดเป็นตัวอย่าง ขนาดอนุภาคและการกระจายตัวของวัสดุแคโทดจะเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกระบวนการเตรียม การเผาผนึก และการบดของสารตั้งต้น

ตัวอย่างเช่น ลิเธียมโคบอลเตตโดยทั่วไปจะเตรียมโดยใช้ Co3O4 และลิเธียมคาร์บอเนตเป็นวัตถุดิบ ลักษณะการเผาผนึกนั้นดีมาก ดังนั้นความต้องการวัตถุดิบจึงค่อนข้างต่ำ ลิเธียมแมงกานีสส่วนใหญ่ใช้วัตถุดิบเดียวกันกับแบตเตอรี่แมงกานีสอัลคาไลน์ นั่นคือแมงกานีสไดออกไซด์แบบอิเล็กโทรไลต์ (EMD) กระบวนการผลิตเกี่ยวข้องกับการนำแผ่น MnO2 ทั้งหมดมาผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ จากนั้นจึงปอกเปลือกและบดเพื่อให้ได้วัสดุ

วัตถุดิบโดยทั่วไปจะมีอนุภาคขนาดใหญ่ไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นจึงใช้สารตั้งต้นแมงกานีสทรงกลมเพื่อควบคุมการกระจายขนาดของอนุภาค สำหรับวัสดุ เช่น ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์ออกไซด์ นิกเกิลโคบอลต์แมงกานีสออกไซด์ และนิกเกิลโคบอลต์อะลูมิเนียมออกไซด์ การตกตะกอนร่วมทางเคมีมักใช้ในการผลิตทางอุตสาหกรรมเพื่อให้เกิดการผสมระดับอะตอมของธาตุต่างๆ เช่น นิเกิล โคบอลต์ แมงกานีส และอะลูมิเนียม ความหนาแน่นสูงทำได้โดยการควบคุมการตกผลึก และกระบวนการเหล่านี้อยู่ในขอบเขตของเทคนิคการควบคุมขนาดของอนุภาคผง

การควบคุมพื้นที่ผิวจำเพาะของวัสดุอิเล็กโทรด

โดยทั่วไป ยิ่งพื้นผิวเฉพาะของวัสดุอิเล็กโทรดมีขนาดใหญ่เท่าใด ความสามารถในการรับน้ำหนักของแบตเตอรี่ก็จะดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม พื้นผิวเฉพาะมีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยากับวัสดุอิเล็กโทรไลต์มากขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการหมุนเวียนและการจัดเก็บแย่ลง พื้นผิวเฉพาะมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับขนาดและการกระจายของอนุภาค ความพรุนของพื้นผิว การเคลือบพื้นผิว และปัจจัยอื่นๆ ในระบบลิเธียมโคบอลต์ วัสดุอิเล็กโทรดที่มีขนาดอนุภาคเล็กกว่าจะสอดคล้องกับพื้นผิวเฉพาะที่สูงที่สุด
เนื่องจากลิเธียมเหล็กฟอสเฟตมีสภาพการนำไฟฟ้าต่ำ อนุภาคของลิเธียมจึงได้รับการออกแบบให้มีลักษณะเป็นมวลรวมขนาดนาโนพร้อมเคลือบคาร์บอนแบบอะมอร์ฟัส ส่งผลให้มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงสุดในบรรดาวัสดุอิเล็กโทรดบวกทั้งหมด เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุที่มีพื้นฐานมาจากโคบอลต์แล้ว วัสดุที่มีพื้นฐานมาจากแมงกานีสจะเผาผนึกได้ยากโดยเนื้อแท้ และโดยปกติแล้วจะมีพื้นผิวจำเพาะที่ใหญ่กว่า

การควบคุมพื้นที่ผิวเฉพาะนั้นมีความจำเป็นต่อการตอบสนองความต้องการของแบตเตอรี่ โดยจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุ นอกจากนี้ยังเป็นการนำเทคโนโลยีผงมาใช้ในการเตรียมวัสดุอิเล็กโทรดอีกด้วย

การควบคุมสัณฐานวิทยาของอนุภาคของวัสดุอิเล็กโทรด

การประยุกต์ใช้ทั่วไปในการปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุอิเล็กโทรดผ่านสัณฐานวิทยาของอนุภาคคือการสร้างทรงกลมของกราไฟต์ธรรมชาติ ปัจจุบัน ผู้ผลิตวัสดุขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกำลังค่อยๆ มุ่งหน้าสู่การลดต้นทุน ดังนั้น การวิจัยกราไฟต์ธรรมชาติทั่วโลกจึงมีความสำคัญมาก แม้ว่ากราไฟต์ธรรมชาติจะมีข้อได้เปรียบในด้านความจุสูงและแรงดันไฟฟ้าคายประจุที่เสถียรในฐานะขั้วบวก แต่ก็มีข้อเสียที่สำคัญเช่นกัน:

ในระหว่างกระบวนการชาร์จ โมเลกุลตัวทำละลายจะแทรกซึมร่วมกับไอออนลิเธียมเข้าไปในชั้นกราไฟต์ ทำให้ชั้นกราไฟต์ "หลุดออกจากกัน" ส่งผลให้โครงสร้างเสียหายและประสิทธิภาพการทำงานของการหมุนเวียนของอิเล็กโทรดลดลงอย่างรวดเร็ว
ในขณะเดียวกัน กราไฟต์ธรรมชาติทั่วไปมีโครงสร้างแบบหลายชั้นที่พัฒนาอย่างดีและอยู่ในรูปของแผ่น เมื่อเติมเข้าไป กราไฟต์จะเรียงตัวขนานกับแผ่นอิเล็กโทรดได้อย่างง่ายดาย ซึ่งจะเพิ่มระยะการแพร่กระจายของไอออนลิเธียม เพิ่มความต้านทานการแพร่กระจาย และลดประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุ

หลังจากการทำให้อนุภาคกราไฟท์ธรรมชาติมีลักษณะเป็นทรงกลมแล้ว ชั้นกราไฟท์จะกระจายไปในทุกทิศทาง
ทิศทางที่ต้องการจะเล็กลงและการกระจายจะสม่ำเสมอมากขึ้น เส้นทางการแพร่กระจายของไอออนลิเธียมสั้นลงซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการคายประจุ

ในทำนองเดียวกัน สามารถปรับเปลี่ยนวัสดุประเภทอื่นๆ ได้ผ่านการทำให้เป็นทรงกลมที่เหมาะสม ในเวลาเดียวกัน การทำให้เป็นทรงกลมยังช่วยปรับปรุงการบรรจุผงวัสดุและการกระจายที่สม่ำเสมอ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานตามปริมาตรและประสิทธิภาพการหมุนเวียนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอีกด้วย

การปรับปรุงพื้นผิวด้วยการเคลือบด้วยวัสดุผงอื่น ๆ

ปัจจุบันวัสดุเทอร์นารีนิกเกิล-โคบอลต์-แมงกานีส (NCM) เป็นวัสดุแคโทดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับแบตเตอรี่พลังงาน เนื่องจากความต้องการความหนาแน่นของพลังงานสูงเพิ่มขึ้น ปัญหาต่างๆ เช่น ความเสถียรของโครงสร้างที่ไม่ดีและความไวต่อความชื้นหลังจากที่มีปริมาณนิกเกิลสูง จึงสร้างความท้าทายในการใช้งานจริง ผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมชั้นนำมักใช้สารเคลือบผิวเพื่อปรับประสิทธิภาพของวัสดุ

การเคลือบผิว สามารถทำให้โครงสร้างของวัสดุที่มีนิกเกิลสูงมีเสถียรภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพ เทคโนโลยีการเคลือบพื้นผิวช่วยลดพื้นที่สัมผัสระหว่างวัสดุอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ ช่วยลดปฏิกิริยาข้างเคียงระหว่างสิ่งเจือปนบนพื้นผิวและอิเล็กโทรไลต์ ทำให้สภาพการนำไฟฟ้าดีขึ้น ช่วยเพิ่มเสถียรภาพของวัสดุแคโทดสามขั้วและเพิ่มอายุการใช้งาน วัสดุเคลือบพื้นผิวทั่วไป ได้แก่ ออกไซด์ของโลหะ ฟอสเฟต และวัสดุอิเล็กโทรดที่เสถียรอื่นๆ

การผสมและการกระจายผงวัสดุต่างๆ

ในการผลิตอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน จะมีการเติมและผสมส่วนประกอบต่างๆ เช่น วัสดุที่ใช้งาน สารยึดเกาะ ตัวทำละลาย และสารเติมแต่ง เพื่อสร้างเป็นสารละลาย
ดังนั้นการกระจายตัวของอนุภาคและความสม่ำเสมอขององค์ประกอบจึงมีความสำคัญมาก
ในระหว่างกระบวนการกวนจริง วัสดุของอิเล็กโทรดจะเกิดการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนมาก นอกจากปฏิกิริยาทางกายภาพที่รุนแรงแล้ว ยังมีปฏิกิริยาทางเคมีบางอย่างอีกด้วย

แม้ว่าจะบรรลุความสม่ำเสมอในระดับมหภาค แต่กลุ่มอนุภาคของวัสดุบางส่วนอาจยังคงอยู่ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ดังนั้น การผสมวัสดุอิเล็กโทรดจะต้องไม่เพียงแต่สม่ำเสมอในระดับมหภาคเท่านั้น แต่ยังต้องสม่ำเสมอในระดับจุลภาคด้วย ยิ่งส่วนผสมสม่ำเสมอมากเท่าใด ก็ยิ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้มากขึ้นเท่านั้น

นอกจากนี้ การผสมวัสดุอิเล็กโทรดตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปอย่างสม่ำเสมอสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่หรือเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุนได้
ด้วยความก้าวหน้าและการอัพเกรดเทคโนโลยีแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง อุปกรณ์การผลิต เช่น ระบบทำให้เป็นเนื้อเดียวกันแบตเตอรี่ลิเธียมและระบบส่งมอบผงก็ได้รับการสร้างสรรค์และอัพเกรดอย่างต่อเนื่องเช่นกัน

ซัพพลายเออร์อุปกรณ์แบตเตอรี่ลิเธียมหลายรายศึกษาอย่างละเอียดเกี่ยวกับกลไกการผสมและการกระจาย เป้าหมายของพวกเขาคือการบรรลุการรวมสายการผลิตที่สูงขึ้น ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น การใช้พลังงานที่ลดลง และการผลิตที่ชาญฉลาดมากขึ้น ความก้าวหน้าเหล่านี้เป็นรากฐานสำหรับการปรับปรุงกระบวนการและการผลิตผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง นอกจากนี้ยังเป็นตัวแทนของการนำเทคโนโลยีผงมาใช้ในเชิงอุตสาหกรรมอีกด้วย

บทสรุป

เทคโนโลยีผงมีการใช้งานมากมายในการประมวลผลวัสดุอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ลิเธียมและแม้แต่ในการผลิตแบตเตอรี่ เทคโนโลยีผงไม่สามารถแยกออกจากเครื่องบดละเอียดพิเศษได้ เทคโนโลยีการประมวลผลผงของเครื่องบดละเอียดพิเศษได้กลายเป็นเทคนิคสำคัญในการเตรียม การประมวลผลภายหลัง และการผลิตอิเล็กโทรดของผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่ลิเธียม เช่น แบตเตอรี่รถจักรยานยนต์และเครื่องตรวจจับปลา เทคโนโลยีนี้มีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

อุตสาหกรรมผงครอบคลุมหลายภาคส่วน โดยมีอุปกรณ์และหลักการกระบวนการที่ทับซ้อนกัน
การได้รับข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับวัสดุอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ลิเธียมจากมุมมองของเทคโนโลยีผงช่วยบูรณาการประเด็นสำคัญของการเตรียมวัสดุและการใช้งาน แนวทางนี้สามารถระบุโอกาสในการสร้างสรรค์นวัตกรรมใหม่ๆ และขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเธียมต่อไป

ผงมหากาพย์

ผงมหากาพย์ประสบการณ์การทำงานในอุตสาหกรรมผงละเอียดมากว่า 20 ปี ส่งเสริมการพัฒนาผงละเอียดมากในอนาคตอย่างแข็งขัน โดยเน้นที่กระบวนการบด การบด การจำแนก และการปรับเปลี่ยนผงละเอียดมาก ติดต่อเราเพื่อขอคำปรึกษาฟรีและโซลูชันที่ปรับแต่งได้! ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราทุ่มเทเพื่อจัดหาเครื่องบดละเอียดมากคุณภาพสูงและบริการเพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับการแปรรูปผงของคุณ Epic Powder—ผู้เชี่ยวชาญด้านการแปรรูปผงที่คุณวางใจได้!