배터리 슬러리는 고점도의 고체-액체 2상 현탁 시스템이며, 이 시스템의 안정성을 평가하기 위한 첫 번째 단계는 구성 및 기능적 특성을 연구하는 것입니다. 대부분의 리튬 산업은 활물질, 바인더, 도전제, 용제 등을 일정한 비율과 순서로 혼합 분산시켜 만든 혼합물인 유성 슬러리를 사용한다.

양극활물질

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음극 슬러리의 주요 전기화학적 활성 성분인 음극 활성 물질은 배터리의 전압, 에너지 밀도 및 기타 기본 특성을 결정하며 슬러리 시스템의 핵심 영혼입니다. 활성 물질의 입자 크기 분포, 비표면적, pH 또는 잔류 알칼리 값 및 기타 특성은 슬러리의 안정성에 영향을 미칩니다.

입자 크기 분포:

활성 물질의 입자 크기 및 입자 크기 분포는 슬러리 제조 공정에서 중요한 요소입니다. 활성 물질의 입자가 작을수록 연속상의 점도가 커지고 중력에 의한 슬러리 성층화 현상이 약해지고 현탁 시스템의 안정성이 좋아집니다. 그러나 입자 크기가 어느 정도 작은 크기로 줄어들면 입자 간의 결합력이 주요 역할이 되고 입자 간에 응집이 발생하여 시스템의 안정성에 도움이 되지 않습니다. 따라서 슬러리의 분산에 있어서 입자 크기는 미세할수록 좋은 것이 아니라 흡입과 반발의 상호 균형을 이루기 위해 좁은 크기 범위로 분포되어야 슬러리 시스템의 안정성을 보장할 수 있습니다.

비표면적:

셀의 성능에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 비표면적이 클수록 셀의 전기화학적 성능이 좋아지며, 이는 셀의 내부 저항이 낮아지고 용량 성능이 더 쉬워지며 사이클링 성능과 승수 성능이 더 좋아집니다. 그러나 비표면적이 너무 크면 슬러리에서 샘플 접착력이 향상되어 입자 간 분산에 도움이 되지 않습니다.

pH 또는 잔류 알칼리 값:

pH 값 자체는 슬러리의 안정성에 영향을 미치지 않지만 알칼리성 환경은 결합제에 더 큰 영향을 미치며 결합제 자체의 구조 변화를 초래할 수 있습니다. 특히 삼원계 양극재의 경우 합성과정에서 과잉의 리튬염이 존재하기 때문에 고온소성 후 과잉의 리튬염이 산화리튬(Li)을 생성하고 이것이 공기 중의 물(H2O) 및 이산화탄소(CO2)와 반응하여 리튬을 생성한다. 수산화물(LiOH) 및 탄산리튬(Li2CO3)이 다시 재료 표면에 남아 재료의 pH 값을 더 높게 만듭니다.

접합재

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슬러리에서 바인더의 주된 역할은 활물질과 도전제 및 집전체를 결합시키고, 전극활물질과 도전제와 집전체 사이의 전자적 접촉을 향상시키고, 슬러리 시스템. 현재 PVDF(Polyvinylidene fluoride)는 우수한 가공성, 열적 안정성(장기 사용 온도 -40 ~ 150℃), 전해액에 대한 적응성 및 안정성 때문에 리튬 산업에서 바인더로 많이 사용됩니다. 바인더는 질소 메틸피롤리돈(NMP)에 녹인 후 기계적 교반에 의해 활물질을 감싸고, 수소 결합력과 반 데르 발스 힘 등에 의해 결합된다. 바인더의 결합 강도에 영향을 미치는 인자는 주로 분자간 극성, 분자량이다. , 용매 함량 등

도전제

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음극 슬러리에서 도전제의 주요 역할은 배터리의 내부 저항을 줄이고 용량 휘발을 개선하는 것입니다. 일반적으로 CNT 슬러리를 주요 도전제로 사용하는 전도성 탄소 분말을 선택합니다. 입자 크기가 작고(1-5mm 클러스터 형성 용이) 비표면적(약 60m2/g)이 크기 때문에 슬러리에서 균일하게 분산되기 어렵기 때문에 혼합 공정에 대한 요구 사항이 매우 높습니다.

분산제

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양극 슬러리에서 분산제의 주요 역할은 결합제를 용해시키고 활물질이 보다 균일하게 분산될 수 있도록 좋은 담체를 제공하는 것입니다. 코팅 단계에서 분산제는 금속 기재에 대한 습윤성과 유동성이 좋고 건조 시 휘발성이 좋아야 한다. H2O, NMP 와 같은 다른 분산제와 비교, DMAC(디메틸 아세트아미드), DMF(디메틸 포름아미드) 등 NMP는 높은 용해도, 낮은 점도, 낮은 휘발성, 우수한 안정성 및 용이한 회수라는 장점을 가지고 있으므로 업계에서는 일반적으로 NMP-PVDF 시스템을 채택합니다. 반대로 NMP가 적게 차지하면 슬러리의 점도가 크고 분말이 잘 분산되지 않으며 슬러리의 유동성이 낮다. 따라서 첨가되는 NMP의 양에 대한 엄격한 제어 요구사항은 없으며, 가장 중요한 것은 균일하게 코팅될 수 있도록 하는 것입니다.

수분

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수분은 유성 슬러리에서 불순물로 존재하며 주로 슬러리의 원료 또는 혼합 중에 유입됩니다. 그 함량의 증가는 슬러리의 점도에 영향을 미치고, 용매의 균일성을 파괴하고, 양극 입자가 클러스터로 응집되고, 폴 피스가 건조 후에 놓일 때 벗겨지고 떨어지는 현상을 야기하므로 도입 원료와 혼합 모두에서 수분 조절이 필요합니다.

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