Effaith Canolbwyntio NMP Ar Berfformiad Batri LFP

Ffosffad haearn lithiwm (LiFePO4)deunydd electrod catodmae slyri sy'n seiliedig ar olew yn ei ddefnyddio fel arferN-methylpyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide a dimethylformamide fel toddyddion, sydd â phroblemau megis adfer toddyddion anodd, llawer iawn o ddefnydd a llygredd amgylcheddol. Mae deunydd electrod positif LiFePO4 slyri sy'n seiliedig ar ddŵr yn defnyddio dŵr deionized fel toddydd, sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd a chost isel, ond mae gan y daflen electrod positif rhwymwr dŵr-seiliedig broblemau megis hyblygrwydd gwael, adlyniad gwan o ddeunyddiau gweithredol a pherfformiad electrocemegol gwael. Yn y papur hwn, paratowyd taflenni electrod positif gyda symiau ychwanegu NMP gwahanol i astudio effaith NMP ar berfformiad taflenni electrod positif a baratowyd gydarhwymwr seiliedig ar ddŵr LA132.

Arbrawf

Paratowyd y rhwymwr dyfrllyd LA132, uwchddargludo carbon du, dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio a LiFePO4 yn slyri ar gymhareb màs o 2.5:2.5:50:40. Ychwanegwyd pedwar dogn o slyri gyda 0, 1%, 2% a 3% NMP, wedi'u rhifo A, B, C a D. Calendr yr electrod positif. Sychu'r electrod positif ar 100 gradd mewn gwactod am 24h i gael gwared ar ddŵr a NMP, a pharatowyd yr electrod positif gyda chynnwys deunydd gweithredol o 95%. Torrwch ef yn ddisgiau diamedr 20mm. Cydosod cell darn arian CR2016 gydag electrod negyddol dalen fetel lithiwm, electrolyte 1 mol / LLiPF6 / (EC + DEC + DMC) (cymhareb cyfaint 1: 1: 1), gwahanydd polypropylen micromandyllog, mewn blwch maneg sych wedi'i lenwi â nwy argon.

Yn gyntaf, plygwch y taflenni electrod A, B, C, a D 180 gradd, ac yna profwch adlyniad y taflenni electrod ar beiriant profi tynnol. Yna, gwnewch brawf caledwch ar y taflenni electrod ar brofwr caledwch (diamedrau'r gwiail siafft yw 1, 2, 3, 4, 6, 8, a 10 mm, yn y drefn honno), a sylwch a oes craciau ar yr wyneb. o'r taflenni electrod ar ôl dirwyn i ben. Dwysedd cyfredol y prawf gwefru a rhyddhau batri yw 0.1C, a foltedd y prawf yw 2.5 ~ 3.5V.

Canlyniadau a Thrafodaeth

Mae Ffigur 1 yn ddiagram prawf o adlyniad yr electrod LiFePO4 ar blygu 180 gradd. Gellir gweld o Ffigur 1 bod adlyniad yr electrod wedi'i wella'n sylweddol oherwydd ychwanegu NMP, ac mae gwella adlyniad yr electrod yn gymesur â faint o NMP a ychwanegir. Mae adlyniad yn fath o rym van der Waals, sy'n dibynnu ar y rhyngweithio rhwng moleciwlau.

Yn ystod y broses gynhyrchu o daflenni electrod LiFePO4, mae'n anochel y bydd y taflenni electrod yn dod i gysylltiad ag ocsigen yn yr awyr. Yn ystod y broses wresogi, mae'r taflenni electrod gwresogi yn adweithio ag ocsigen i ffurfio grwpiau asidig. Mae diffyg electronau yn y grwpiau asidig a byddant yn ffurfio bondiau hydrogen rhyngfoleciwlaidd gwan gyda (-CN) yn y rhwymwr dyfrllyd. Bydd yn newid thixotropi y slyri, yn lleihau hylifedd, ac yn achosi cotio slyri anwastad. Ar ôl ychwanegu NMP, bydd yn niwtraleiddio'r grwpiau asidig ar y taflenni electrod. Gall leihau colli electronau ar wyneb y taflenni electrod, atal y slyri rhag thixotropy, a chynyddu'r adlyniad rhwng y rhwymwr a'r casglwr presennol. Mae'r slyri electrod positif wedi'i wasgaru'n gyfartal ac mae'r hylifedd yn cael ei wella, a thrwy hynny wella cyfradd defnyddio'r slyri a'r dalennau electrod. Felly, gall ychwanegu NMP toddydd electron-gyfoethog wella perfformiad y batri.

Mae Tabl 1 yn dangos canlyniadau prawf hyblygrwydd pedwar math o daflenni electrod. Wrth arsylwi Ffigur 1, gellir canfod bod craciau arwyneb yn ymddangos pan brofodd y nodwydd weindio diamedr 6mm yr electrod positif A, a phan brofwyd y nodwydd weindio diamedr 1mm, nid oedd gan yr electrodau B ~ D graciau arwyneb. Gellir gweld mai'r hyblygrwydd tlotaf yw'r daflen electrod positif pur sy'n seiliedig ar ddŵr, sy'n dueddol o gael craciau, torri a rhwygo wrth baratoi. Gall ychwanegu NMP wella hyblygrwydd y daflen electrod a chynyddu cyfradd defnyddio'r daflen electrod. Mae'r gronynnau latecs yn y rhwymwr LA132 yn bolymerau pegynol cryf gyda grymoedd rhyngfoleciwlaidd cryf a gallu troellog gwael, ac mae'r daflen electrod yn hawdd ei dorri. Gydag ychwanegu NMP, mae diamedr y gronynnau latecs yn y rhwymwr LA132 yn cynyddu, mae'r gallu troellog yn cynyddu, mae gallu cylchdroi cadwyn moleciwlaidd yn lleihau, ac mae hyblygrwydd y daflen electrod yn cael ei wella.

Mae Tabl 2 yn dangos canlyniadau prawf perfformiad electrocemegol y daflen electrod. Mae gwerthoedd cynhwysedd penodol y gollyngiad cyntaf, effeithlonrwydd tâl a rhyddhau, foltedd canolrif rhyddhau a chymhareb gyfredol gyson yr un peth yn y bôn. Mae hyn yn dangos nad yw ychwanegu NMP yn cael unrhyw effaith ar gynhwysedd rhyddhau a nodweddion tâl a rhyddhau deunydd gweithredol electrod positif y daflen electrod positif.

Mae Ffigurau 2 i 4 yn dangos y berthynas rhwng y gymhareb gyfredol cyson, cyfradd rhyddhau capasiti penodol, foltedd canolrif rhyddhau a swm ychwanegiad NMP y pedair taflen electrod.

O Ffigur 2, gellir canfod, o dan yr un amodau prawf, bod cymarebau codi tâl cyfredol cyson y pedwar batris i gyd yn uwch na 98.2%. O Ffigurau 3 a 4, gellir canfod bod cynhwysedd rhyddhau penodol a foltedd canolrif yr un ddalen electrod yn parhau i ddadfeilio gyda chynnydd y gyfradd gollwng.

Mae cynhwysedd rhyddhau a foltedd canolrif electrodau A a B yr un peth yn y bôn ar gyfraddau rhyddhau gwahanol. Wrth i'r gyfradd rhyddhau gynyddu, mae foltedd canolrifol a chynhwysedd rhyddhau electrodau C a D yn cynyddu'n raddol. Gellir gweld, pan ychwanegir NMP ar grynodiad o ddim mwy nag 1%, ni fydd perfformiad cyfradd rhyddhau'r batri yn cael ei effeithio. Pan ychwanegir NMP ar grynodiad o fwy nag 1%, bydd NMP yn effeithio ar allu rhyddhau a foltedd canolrif yr electrod positif.

Mae Ffigur 5 yn dangos cromliniau perfformiad beiciau'r pedwar math o fatris. Trwy arsylwi Ffigur 5, gellir canfod, ar ddechrau'r cylch codi tâl a rhyddhau, bod tueddiadau pydredd cynhwysedd taflenni electrod A a thaflenni electrod B yn debyg, ac mae tueddiadau pydredd cynhwysedd taflenni electrod C a thaflenni electrod D yn debyg. , tra bod cyfraddau pydredd dalennau electrod C a thaflenni electrod D yn fwy. Wrth i'r cylchred barhau, mae pydredd dalennau electrod A, C a D yn cyflymu, ac mae cyfradd dadfeiliad taflen electrod B yn aros heb ei newid yn y bôn. Cyfradd cadw capasiti batri terfynol yw dalen electrod D ＜C ＜A＜B. Mae hyn yn dangos, pan fydd y swm o NMP a ychwanegir yn llai nag 1%, mae'n fuddiol gwella nodweddion beicio'r batri, a phan fydd swm yr NMP a ychwanegir yn fwy nag 1%, bydd nodweddion cylchred y batri yn cael eu heffeithio.

Casgliad

Gellir gwella adlyniad y daflen electrod positif trwy ychwanegu NMP, ac mae'r adlyniad yn cynyddu'n raddol gyda chynnydd yn y swm o NMP a ychwanegir. Ar ôl ychwanegu NMP, bydd y grwpiau asidig ar yr electrod yn cael eu niwtraleiddio, a all leihau colli electronau ar yr wyneb electrod, atal y slyri rhag thixotropy, cynyddu adlyniad y rhwymwr a'r casglwr presennol, gwneud y slyri electrod positif wedi'i wasgaru'n gyfartal , a gwella'r hylifedd, a thrwy hynny wella'r defnydd o'r slyri a'r electrod. Pan fydd swm yr NMP a ychwanegir yn llai nag 1%, ni fydd yn effeithio ar berfformiad cyfradd rhyddhau'r batri a gall wella nodweddion beicio'r batri. Fodd bynnag, pan fydd y swm o NMP a ychwanegir yn fwy nag 1%, bydd NMP yn effeithio ar allu rhyddhau a foltedd canolrifol yr electrod positif ac yn lleihau nodweddion cylchred y batri.