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La sílice coloidal alcalina tiene un rango de pH de 9.0 a 11.0. Se utiliza principalmente en aplicaciones como recubrimientos, fabricación de papel, baterías, tratamiento de agua, materiales refractarios, soportes de catalizador y pulido de materiales.
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LEER MÁSEl sol de sílice alcalina es un aglutinante importante en la fabricación de electrodos de batería de iones de litio. Sus altas características de pH (generalmente entre 9-11) tienen un impacto profundo en el rendimiento del electrodo. Esta solución coloidal formada por las partículas de sílice a nanoescala dispersas en un medio alcalino es cada vez más favorecida por los fabricantes de baterías debido a sus propiedades químicas únicas. Durante el proceso de preparación del electrodo, las altas características de pH de SOL de sílice alcalina no solo pueden mejorar la resistencia de enlace entre la sustancia activa y el colector de corriente, sino también mejorar el rendimiento reológico de la suspensión de electrodos, mejorar la estabilidad mecánica de la estructura del electrodo y optimizar las características de la interfaz de electrodo/electrodo.
El alto entorno de pH de la sol de sílice alcalina puede activar efectivamente la superficie del material del electrodo. Tomando el material de electrodo típico de LifePo₄ positivo como ejemplo, bajo pH> 10, el grado de hidroxilación en la superficie del material mejora significativamente, lo que crea condiciones ideales para la formación de enlaces químicos Si-O-M fuertes en el grupo hidroxilo de silicio (SI-OH) en la superficie de la superficie de la sustancia activa. La energía de unión de este enlace químico es mucho mayor que la de la adsorción física tradicional, lo que puede aumentar la resistencia del electrodo en el cáscara en un 30-50%. Al mismo tiempo, los altos valores de pH hacen que las partículas de SiO₂ sean más cargas negativas, lo que evita la aglomeración al mejorar la repulsión electrostática entre partículas. El pH alto apropiado también puede retrasar la transformación de sol-gel y prolongar la vida aplicable de la lechada. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el pH excesivo (> 11.5) acelerará la gelificación y afectará el rendimiento del proceso.
En aplicaciones prácticas, la lámina de aluminio como colector de corriente de electrodo positivo formará una capa de pasivación de alúmina densa en condiciones alcalinas. Por un lado, puede mejorar el enlace entre el sol de silicio y la lámina, pero por otro lado, la corrosión excesiva puede conducir a un aumento en la resistencia de contacto. Por lo tanto, es crucial controlar el intervalo de optimización entre el pH 10.0-10.8. En este sentido, la sol de sílice alcalina especial (pH = 10.5 ± 0.3) desarrollada por Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd. controla efectivamente la reacción de la interfaz al tiempo que garantiza el rendimiento de unión. Como fabricante profesional de productos de silicona inorgánica, la compañía tiene más de 20 años de experiencia en la industria. Su equipo técnico tiene información única sobre el control de la microestructura de la sílice coloidal y los silicatos, y puede proporcionar soluciones personalizadas de Silicon SOL para diferentes sistemas de baterías.
Los sols de silicio alcalino muestran múltiples ventajas en los procesos de fabricación de baterías. Primero, sus altas características de pH conducen a la formación de una estructura de red tridimensional más uniforme durante el proceso de secado del electrodo. Esta estructura no solo proporciona un excelente soporte mecánico, sino que también mantiene la porosidad del electrodo, que conduce a la infiltración de electrolitos. En segundo lugar, en comparación con los aglutinantes tradicionales de PVDF, el sistema Silicon SOL no requiere el uso de NMP y otros solventes orgánicos, lo que reduce en gran medida los costos de producción y la carga ambiental. Además, los soles de sílice alcalina exhiben una mejor estabilidad en condiciones de alta temperatura, lo cual es particularmente importante para los procesos de electrodos que requieren un tratamiento de alta temperatura. Los datos experimentales muestran que los electrodos preparados con aglutinante Silicon SOL con pH optimizado pueden mantener una resistencia de unión inicial de más del 90% después del tratamiento térmico a 200 ° C.
Vale la pena señalar que las propiedades reológicas de la sol de sílice alcalina están estrechamente relacionadas con el pH. En un rango de pH alto adecuado, el sol de sílice exhibe un comportamiento moderado de adelgazamiento de corte, lo que permite que la suspensión del electrodo tenga buenas propiedades de recubrimiento y puede restaurar rápidamente la resistencia estructural después de que se detenga la cizalladura, evitando el asentamiento de sustancias activas. Esta característica reológica única es particularmente importante para la preparación de electrodos gruesos, que es una de las razones por las cuales cada vez más fabricantes de baterías de potencia están comenzando a adoptar sistemas de sol de silicio alcalino.
Aunque los soles de sílice alcalina tienen muchas ventajas, aún enfrentan algunos desafíos en su aplicación práctica. En primer lugar, el tema del control preciso de pH. Los diferentes sistemas de baterías pueden tener diferencias en los requisitos de pH para sols de silicio y deben ajustarse de acuerdo con la situación específica. El segundo es el problema de compatibilidad con otros materiales de batería, especialmente para algunos materiales de electrodos nuevos que son sensibles a los ambientes alcalinos. Además, la estabilidad del proceso en la producción a gran escala también es un factor importante que debe considerarse.
En respuesta a estos desafíos, la industria ha desarrollado una variedad de soluciones. La tecnología de modificación de la superficie puede ajustar las propiedades de la superficie de las partículas de sol de silicio para adaptarse a un rango de pH más amplio; Agregar estabilizadores específicos puede mejorar la compatibilidad del sol de silicio con materiales sensibles; y el control avanzado del proceso de producción puede garantizar la consistencia del producto. Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd. Con su amplia experiencia de producción y su fuerte equipo técnico, puede proporcionar un soporte técnico integral del ajuste de pH a la optimización de fórmulas. Sus productos se han utilizado ampliamente en varios campos de fabricación de baterías. La compañía tiene 18 mu de base de producción moderna con una capacidad de producción anual de más de 200,000 toneladas, lo que puede satisfacer las necesidades de los clientes de diferentes tamaños.
A medida que la tecnología de la batería se desarrolla hacia una alta densidad de energía y un bajo costo, las perspectivas de aplicación de la sola de sílice alcalina serán más amplias. En el campo de las baterías de estado sólido, se espera que el sol de silicio alcalino sirva como una capa de modificación de interfaz entre el electrolito sólido y el electrodo; En los sistemas de electrodos negativos basados en silicio, su efecto de amortiguación único puede ayudar a aliviar el problema de la expansión del volumen; Y en sistemas emergentes como las baterías de iones de sodio, los soles de silicio alcalino también muestran una buena adaptabilidad. En el futuro, al optimizar aún más el valor de pH y la química de la superficie y el desarrollo de productos compuestos de Silicon Sol con múltiples funciones se convertirá en una dirección importante para el desarrollo tecnológico.