Anwendung von Keramikbeschichtungen in Lithiumbatterien
Gegenwärtig verwenden viele Hersteller von Lithiumbatterien mit Keramikpulver beschichtete Polstücke oder Keramikseparatoren und andere Materialien, die mit „Keramikpulver“ verwandt sind, um die Sicherheit von Lithiumbatterien zu verbessern. Tatsächlich ist Keramikpulver keine "Keramik", sondern Nano-Aluminiumoxid- und Böhmit-Materialien.
Aluminiumoxid und Böhmit haben eine Reihe hervorragender Eigenschaften, wie hohe thermische Stabilität, chemische Stabilität, Korrosionsbeständigkeit und hohe Härte, und werden in großem Umfang in keramischen Materialien, biomedizinischen Materialien, Halbleitermaterialien, Katalysatorträgern und Materialien für Oberflächenschutzschichten verwendet. und optische Materialien.
Gegenwärtig werden hauptsächlich spezielle Aluminiumoxid- und Böhmitprodukte zur Beschichtung von Elektroden oder Separatoren verwendet, um die Sicherheit der Separatoren zu verbessern und die interne Kurzschlussrate zu reduzieren.
1. Die Kantenbeschichtung des Polschuhs ist von großer Bedeutung für die Sicherheit und Leistung der Batterie.
Materialien wie Böhmit können auch verwendet werden, um die Polstücke von Lithiumbatteriezellen zu beschichten, um die Sicherheitsleistung und den Ertrag von Lithiumbatterien zu verbessern.
(1) Beschichtung der Kante des Pluspolschuhs: Da der Pluspolschuh im Allgemeinen kleiner ist als der Minuspolschuh, neigt die Kante der Breitseite des Polschuhs beim Schneiden zu Gratbildung. Sobald die Membran durchstochen ist und den Minuspol berührt, wird die Batterie kurzgeschlossen.
Die Oberfläche von Böhmit ist glatt und die Kante der positiven Elektrode kann nach dem Beschichten gefüllt werden, so dass die Oberfläche nach dem Schneiden glatt und gratfrei ist.
(2) Beschichten der Kante des Negativelektrodenblatts: Die Oberfläche der Negativelektrode ist rau, mit Bomite in ultrakleiner Partikelgröße beschichtet, das Loch der Negativelektrode wird gleichmäßig, kann die Hydrophilie des Elektrolyten verbessern, so dass Das Lithium-Ion ist beim Laden und Entladen glatter. Die Anodenkantenbeschichtung ist nicht zum Mainstream geworden und wurde in ATL auf Verbraucherbatterien aufgebracht.
2. Keramikdiaphragma.
Keramischer Separator ist eine effektive Möglichkeit, die Batterieleistung zu verbessern. Keramischer Separator kann nicht nur die Sicherheitsleistung der Batterie verbessern, sondern auch die Zyklusleistung der Batterie verbessern und die Selbstentladungsrate reduzieren. Keramische Separatoren können die Zyklus- und Sicherheitsleistung von Lithium-Ionen-Batterien verbessern, aber der Herstellungsprozess ist schwer zu kontrollieren, und die Keramik auf den Separatoren neigt auch dazu, während des Zyklus abzufallen.
(1) Morphologische Unterschiede.
Gängige Separatoren auf dem Markt bestehen aus PP, PE oder einer Kombination aus beidem.
Das Beschichten von Nano-Aluminiumoxid- oder Böhmitpulver auf der Oberfläche des Separators kann die Sicherheit von Lithiumbatterien effektiv verbessern. Nach dem Auflösen und Mischen des Keramikpulvers mit PVDF und NMP und dem gleichmäßigen Dispergieren wird die Beschichtungsmaschine eingeschaltet, um das Keramikpulver auf die PE-Membran zu beschichten. Die Dicke der Keramikbeschichtung kann gesteuert werden, und dann wird das Keramikdiaphragma durch 24-stündiges Trocknen bei 80 Grad erhalten.
Das beschichtete Nano-Al2O3 bedeckt die Oberfläche des PE-Separators vollständig, und es gibt eine heterogene Verteilung größerer Hohlräume zwischen den Partikeln. Das Vorhandensein dieser größeren Hohlräume kann das Einbringen und Herausziehen von Li plus erleichtern und wirkt sich positiv auf den Elektrolyten aus. Flüssigkeitsabsorptions- und Flüssigkeitsrückhalteleistung, um die Lade-Entlade-Leistung der Lithiumbatterie nach dem Beschichten des Separators nicht zu beeinträchtigen.
(2) Grad der Wärmeschrumpfung.
Die Keramikbeschichtung ist vorteilhaft, um die Hochtemperaturbeständigkeit des Diaphragmas zu verbessern. Legen Sie das Keramikdiaphragma und das normale Diaphragma 2 Stunden lang in eine Box bei unterschiedlichen Temperaturen, und die Schrumpfrate der beiden Diaphragmen ist sehr unterschiedlich. Das Diaphragma wird bei hoher Temperatur schrumpfen, da das Diaphragma aufgrund von Zug und Dehnung während des Herstellungsprozesses einer inneren Spannung ausgesetzt ist.
Wenn die auf beiden Seiten der Oberfläche des Diaphragmas aufgebrachte anorganische Beschichtung eine hohe Temperaturbeständigkeit und Wärmeisolationsleistung aufweist, wird die Temperatur des Basisdiaphragmas selbst gesenkt, so dass das Diaphragma immer noch seine ursprüngliche Form in einer Hochtemperaturumgebung beibehält.
(3) Keramikdiaphragmen tragen zur Verbesserung der Batteriesicherheit bei.
Wenn die Temperatur höher als sein Schmelzpunkt ist, schrumpft der PE-Separator in einem großen Bereich, so dass die positiven und negativen Polstücke innerhalb der Batterie direkt kontaktiert werden, was zu einem internen Kurzschluss führt, also dem Innenwiderstand der gemessenen Batterie nimmt schnell ab; jedoch für den beschichteten Separator selbst bei 150 Die Form des Separators selbst ändert sich nach dem Backen bei Grad nicht, so dass es keinen Kurzschluss innerhalb der Batterie gibt, so dass der Innenwiderstand der Batterie immer noch ansteigt.
Der PE-Separator verliert seine mechanische Stabilität in einer Hochtemperaturumgebung, was zu einem Kurzschluss aufgrund des direkten Kontakts zwischen den positiven und negativen Elektroden innerhalb der Batterie führt, während der keramikbeschichtete Separator eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist, die einen Kurzschluss im Inneren wirksam verhindern kann die Batterie und verbessern die Sicherheitsleistung der Batterie.
(4) Die Wirkung des keramischen Separators auf die Batterielebensdauer.
Der Lithium-Ionen-Batterieseparator isoliert nicht nur den Plus- und Minuspol innerhalb der Batterie, sondern muss auch eine gute Ionendurchlässigkeit aufweisen. Da die Dicke des Separators nach dem Beschichten des Separators mit einer anorganischen Beschichtung erhöht wird, kann dies die Ionenleitfähigkeit beeinflussen.
PP/PE-Separatoren sind alle unpolar, mit hydrophober Oberfläche und niedriger Oberflächenenergie, und es ist schwierig, polare organische Elektrolyte wie Ethylencarbonat und Propylencarbonat zu benetzen und zu pflegen, was sich direkt auf die Zyklusleistung und Verwendung der Batterie auswirkt. Aufgrund des Vorhandenseins von Hydroxylgruppen ist die Oberfläche von anorganischen Keramiken hydrophil, und ihre Einführung kann die Benetzungs- und Haltefähigkeit des Separators oder der Elektrode gegenüber dem Elektrolyten stark verbessern und die Zyklusleistung der Batterie stark verbessern.
Gleichzeitig haben die Nano-Aluminiumoxidpartikel eine große spezifische Oberfläche, was die Benetzbarkeit und Flüssigkeitsretention des Elektrolyten am Polstück verbessern kann und auch für die Lebensdauer der Batterie vorteilhaft ist.
Keramikbeschichtungen haben einen wichtigen Einfluss auf die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien, insbesondere auf die Sicherheitsleistung von Lithium-Batterien. Die Keramisierung der Oberfläche der Elektrode und des Separators kann nicht nur die interne Kurzschlussrate der Batterie deutlich reduzieren und die Sicherheit verbessern, sondern auch die Elektrolytbenetzbarkeit der Elektrode und des Separators verbessern, die Polarisation verringern und die umfassende Leistung der Batterie wie Radfahren.
