Alkalický oxid kremičitý Sol Dodávatelia

Ako vzniká vysoké pH alkalický kremičitý sól ovplyvniť stabilitu spojenia elektród batérie?

Kľúčová úloha alkalického kremíkového sólu v elektródach batérií

Alkaline Silica Sol je dôležitým spojivom pri výrobe elektród lítium-iónových batérií. Jeho vysoké pH charakteristiky (zvyčajne medzi 9-11) majú zásadný vplyv na výkon elektródy. Tento koloidný roztok vytvorený dispergovaním nanočastíc oxidu kremičitého v alkalickom médiu je čoraz viac uprednostňovaný výrobcami batérií vďaka svojim jedinečným chemickým vlastnostiam. Počas procesu prípravy elektród môžu charakteristiky vysokého pH alkalického kremičitého sólu nielen zvýšiť pevnosť väzby medzi účinnou látkou a zberačom prúdu, ale tiež zlepšiť reologický výkon elektródovej suspenzie, zlepšiť mechanickú stabilitu štruktúry elektródy a optimalizovať charakteristiky rozhrania elektróda/elektrolyt.

Mechanizmus vplyvu vysokého pH na stabilitu väzby

Prostredie s vysokým pH alkalického kremičitého sólu môže účinne aktivovať povrch materiálu elektródy. Ak vezmeme ako príklad typický materiál kladnej elektródy LiFePO₄, pri pH>10 sa stupeň hydroxylácie na povrchu materiálu výrazne zlepší, čo vytvára ideálne podmienky pre tvorbu silných chemických väzieb Si-O-M v hydroxylovej skupine kremíka (Si-OH) v sóle oxidu kremičitého na povrch aktívnej látky. Väzbová energia tejto chemickej väzby je oveľa vyššia ako pri tradičnej fyzikálnej adsorpcii, čo môže zvýšiť pevnosť v odlupovaní elektródy o 30-50%. Súčasne vysoké hodnoty pH spôsobujú, že častice SiO₂ majú zápornejší náboj, čo zabraňuje aglomerácii zvýšením elektrostatického odpudzovania medzi časticami. Primerane vysoké pH môže tiež oddialiť transformáciu sol-gélu a predĺžiť použiteľnú životnosť kaše. Treba však poznamenať, že nadmerné pH (>11,5) urýchli gélovatenie a ovplyvní výkonnosť procesu.

V praktických aplikáciách hliníková fólia ako zberač prúdu kladnej elektródy vytvorí v alkalických podmienkach hustú pasivačnú vrstvu oxidu hlinitého. Na jednej strane môže zlepšiť väzbu medzi kremíkovým sólom a fóliou, ale na druhej strane nadmerná korózia môže viesť k zvýšeniu kontaktného odporu. Preto je kľúčové kontrolovať interval optimalizácie medzi pH 10,0-10,8. V tomto ohľade špeciálny alkalický kremičitý sól (pH = 10,5 ± 0,3) vyvinutý spoločnosťou Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd. účinne riadi reakciu rozhrania a zároveň zabezpečuje výkon väzby. Ako profesionálny výrobca anorganických silikónových produktov má spoločnosť viac ako 20 rokov skúseností v tomto odvetví. Jeho technický tím má jedinečné poznatky o riadení mikroštruktúry koloidného oxidu kremičitého a silikátov a môže poskytnúť prispôsobené riešenia silikónových sólov pre rôzne systémy batérií.

Procesné výhody alkalického kremičitého sólu

Alkalické kremíkové sóly vykazujú viaceré výhody v procesoch výroby batérií. Po prvé, jeho vlastnosti s vysokým pH prispievajú k vytvoreniu jednotnejšej trojrozmernej sieťovej štruktúry počas procesu sušenia elektródy. Táto štruktúra poskytuje nielen vynikajúcu mechanickú podporu, ale tiež zachováva pórovitosť elektródy, čo prispieva k infiltrácii elektrolytu. Po druhé, v porovnaní s tradičnými PVDF spojivami, kremíkový sólový systém nevyžaduje použitie NMP a iných organických rozpúšťadiel, čo výrazne znižuje výrobné náklady a záťaž pre životné prostredie. Okrem toho alkalické sóly oxidu kremičitého vykazujú lepšiu stabilitu za podmienok vysokej teploty, čo je obzvlášť dôležité pre elektródové procesy, ktoré vyžadujú spracovanie pri vysokej teplote. Experimentálne údaje ukazujú, že elektródy pripravené so silikónovým sólovým spojivom s optimalizovaným pH si môžu po tepelnom spracovaní pri 200 °C zachovať počiatočnú pevnosť spojenia viac ako 90 %.

Stojí za zmienku, že reologické vlastnosti alkalického kremičitého sólu úzko súvisia s pH. Vo vhodnom vysokom rozsahu pH vykazuje sól oxidu kremičitého mierne strihové riedenie, čo umožňuje, aby suspenzia elektród mala dobré povlakové vlastnosti a po zastavení šmyku môže rýchlo obnoviť štrukturálnu pevnosť, čím sa zabráni usadzovaniu aktívnych látok. Táto jedinečná reologická charakteristika je obzvlášť dôležitá pre prípravu hrubých elektród, čo je jeden z dôvodov, prečo stále viac výrobcov energetických batérií začína používať alkalické kremíkové sol systémy.

Aplikačné výzvy a riešenia

Hoci alkalické sóly oxidu kremičitého majú mnoho výhod, stále čelia určitým výzvam pri ich praktickej aplikácii. V prvom rade otázka presnej kontroly pH. Rôzne systémy batérií môžu mať rozdiely v požiadavkách na pH pre kremíkové sóly a je potrebné ich upraviť podľa konkrétnej situácie. Druhým je problém s kompatibilitou s inými materiálmi batérií, najmä pre niektoré nové materiály elektród, ktoré sú citlivé na alkalické prostredie. Okrem toho je dôležitým faktorom, ktorý je potrebné zvážiť, aj stabilita procesu vo veľkovýrobe.

V reakcii na tieto výzvy priemysel vyvinul rôzne riešenia. Technológia povrchovej úpravy môže upraviť povrchové vlastnosti častíc kremíkového sólu, aby sa prispôsobili širšiemu rozsahu pH; pridanie špecifických stabilizátorov môže zlepšiť kompatibilitu kremíkového sólu s citlivými materiálmi; a pokročilá kontrola výrobného procesu môže zabezpečiť konzistenciu produktu. Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd. Vďaka svojim rozsiahlym výrobným skúsenostiam a silnému technickému tímu môže poskytnúť komplexnú technickú podporu od úpravy pH až po optimalizáciu receptúry. Jej produkty boli široko používané v rôznych oblastiach výroby batérií. Spoločnosť disponuje 18 mu modernou výrobnou základňou s ročnou výrobnou kapacitou viac ako 200 000 ton, ktorá dokáže uspokojiť potreby zákazníkov rôznych veľkostí.

Budúce trendy vývoja

Ako sa technológia batérií vyvíja smerom k vysokej hustote energie a nízkym nákladom, perspektívy použitia alkalického kremičitého sólu budú širšie. V oblasti polovodičových batérií sa očakáva, že alkalický kremíkový sól bude slúžiť ako vrstva modifikujúca rozhranie medzi pevným elektrolytom a elektródou; v systémoch negatívnych elektród na báze kremíka môže jeho jedinečný tlmiaci účinok pomôcť zmierniť problém expanzie objemu; a vo vznikajúcich systémoch, ako sú sodíkové iónové batérie, alkalické kremíkové sóly tiež vykazujú dobrú prispôsobivosť. V budúcnosti sa ďalšou optimalizáciou hodnoty pH a povrchovej chémie a vývojom kompozitných kremíkových sólových produktov s viacerými funkciami stane dôležitý smer technologického rozvoja.