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Modeling and analysis of solvent removal during Li-ion battery electrode drying

机译：锂离子电池电极干燥过程中溶剂去除的建模与分析

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摘要

In this work, we study the design aspects and process dynamics of solvent removal from Lithium-ion battery electrode coatings. For this, we use a continuum level mathematical model to describe the physical phenomenon of cathode drying involving coupled simultaneous heat and mass transfer with phase change. Our results indicate that around 90% of solvent is removed in less than half of the overall drying time. We study the effect of varying temperature and air velocity on the drying process. We show that the overall drying energy can be reduced by at least 50% by using a multi-zone drying process. Also, the peak solvent flux can be reduced by at least 40%. We further present the effect of using an aqueous solvent instead of N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) in electrode drying. Our results indicate that Water dries nearly 4.5 times faster as compared to NMP and requires nearly 10 times less overall drying energy per kg of solvent.
机译：在这项工作中，我们研究了从锂离子电池电极涂层去除溶剂的设计方面和过程动力学。为此，我们使用连续水平数学模型来描述阴极干燥的物理现象，该现象涉及同时发生的传热和传质与相变耦合。我们的结果表明，在不到总干燥时间一半的时间内，大约90％的溶剂被去除。我们研究了温度和空气速度变化对干燥过程的影响。我们显示，通过使用多区域干燥过程，可以将整体干燥能量降低至少50％。而且，峰值溶剂通量可以降低至少40％。我们进一步介绍了在电极干燥中使用水性溶剂代替N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）的效果。我们的结果表明，与NMP相比，水的干燥速度快了将近4.5倍，每千克溶剂所需的总干燥能量减少了近10倍。

著录项

  • 来源
    《Journal of power sources》 |2018年第28期|660-670|共11页
  • 作者

    Susarla Naresh; Ahmed Shabbir; Dees Dennis W.;

  • 作者单位

    Argonne Natl Lab, Chem Sci & Engn Div, Bldg 200,9700 S Cass Ave, Argonne, IL 60439 USA;

    Argonne Natl Lab, Chem Sci & Engn Div, Bldg 200,9700 S Cass Ave, Argonne, IL 60439 USA;

    Argonne Natl Lab, Chem Sci & Engn Div, Bldg 200,9700 S Cass Ave, Argonne, IL 60439 USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Drying; Mathematical modeling; Li-ion battery cathode; Heat and mass transfer;

    机译：干燥;数学建模;锂离子电池正极;传热传质;

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