Les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans divers domaines en raison de leur haute densité d'énergie, de leur longue durée de vie et de leur respect de l'environnement. La boue d'électrode d'anode est l'un des composants clés des batteries lithium-ion, ce qui affecte les performances et la sécurité des batteries. Par conséquent, il est important de comprendre le processus de préparation et les précautions de la bouillie d'électrode d'anode.

Le processus de préparation de la bouillie d'électrode d'anode peut être divisé en quatre étapes : préparation de la matière première, mélange, revêtement et séchage.

1. Préparation des matières premières

Les matières premières pour la bouillie d'électrode d'anode comprennent principalement des matières actives, des agents conducteurs, des liants et des solvants. Les matériaux actifs sont la principale source d'ions lithium et d'électrons dans la batterie, tels que le graphite, le silicium, l'étain et leurs alliages ou composites. Les agents conducteurs sont utilisés pour améliorer la conductivité électrique de la suspension et de l'électrode, tels que le noir de carbone, le graphène et les nanotubes de carbone. Les liants sont utilisés pour lier les matériaux actifs et les agents conducteurs ensemble et les faire adhérer au collecteur de courant, tels que le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le caoutchouc styrène-butadiène (SBR) et la carboxyméthylcellulose (CMC). Les solvants sont utilisés pour dissoudre les liants et ajuster la viscosité de la suspension, tels que la N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP), l'eau et l'éthanol.

2. Mélange

L'étape de mélange consiste à disperser uniformément les matières actives, les agents conducteurs et les liants dans le solvant pour former une bouillie homogène. La méthode de mélange peut être une agitation mécanique, une dispersion ultrasonique ou un broyage à billes. Le temps, la vitesse et la température de mélange doivent être contrôlés en fonction des propriétés des matières premières et de la qualité souhaitée du lisier. L'étape de mélange est essentielle pour obtenir une bonne dispersion, une bonne adhérence et une uniformité de revêtement de la bouillie.

3. Revêtement

L'étape de revêtement consiste à appliquer la suspension sur une feuille de métal (généralement du cuivre) en tant que collecteur de courant à l'aide d'une machine de revêtement. La méthode de revêtement peut être une racle, une filière plate ou un revêtement par pulvérisation. L'épaisseur, la vitesse et la pression du revêtement doivent être ajustées en fonction des caractéristiques de la suspension et des exigences de l'électrode. L'étape de revêtement est essentielle pour déterminer la charge massique, la porosité et la morphologie de l'électrode.

4. Séchage

L'étape de séchage consiste à éliminer le solvant de la suspension enrobée à l'aide d'un four de séchage ou d'un ventilateur à air chaud. La température, le temps et l'atmosphère de séchage doivent être optimisés en fonction du type de solvant et de liant utilisé dans le coulis. L'étape de séchage est importante pour éliminer le solvant résiduel, améliorer l'adhérence du liant et améliorer la stabilité de l'électrode.

Les précautions de préparation de la bouillie d'électrode d'anode comprennent principalement :

- Choisir des matières premières adaptées en fonction des exigences de performance de la batterie.

- Contrôler le ratio matières actives, agents conducteurs et liants en fonction de la rhéologie et des propriétés électrochimiques souhaitées du lisier.

- Éviter la contamination ou l'oxydation des matières premières et du lisier pendant le stockage et la manutention.

- Filtrage ou dégazage du lisier avant enrobage pour éliminer les bulles d'air ou les impuretés.

- Calibrer régulièrement la machine de revêtement pour assurer une épaisseur de revêtement précise et constante.

- Stocker ou polymériser correctement les électrodes enrobées pour éviter qu'elles ne se fissurent ou ne se décollent.

La préparation de la bouillie d'électrode d'anode est un processus complexe et délicat qui nécessite une conception et un fonctionnement minutieux. En suivant ces étapes et précautions, on peut obtenir une bouillie d'électrode d'anode de haute qualité pour les batteries lithium-ion.