Kako procijeniti kašu elektrode litijum{0}}ionske baterije?

U proizvodnji litijum{0}}ionskih baterija, priprema kaše je prvi proces. Pogodnost suspenzije nakon miješanja direktno utječe na naknadni premaz i konačni učinak baterije, te je ključni pokazatelj cijene baterije. Stoga priprema kaše igra centralnu ulogu u proizvodnji litijum{3}}jonskih baterija. Istraživanja pokazuju da idealnu mikroskopsku distribuciju čestica elektrode litijum{5}}ionske baterije karakteriše ujednačena disperzija aktivnih materijala bez aglomeracije i tanko{6}}slojna disperzija čestica provodljivog sredstva koje formiraju provodljivu mrežu. Litijum{8}}ionske baterije napravljene od elektroda sa ravnomernom distribucijom čestica pokazuju odlične elektrohemijske performanse i dug životni vek. Stoga se protočnost, stabilnost i ujednačenost litijum{10}}onskih baterija obično testiraju i karakteriziraju kako bi se ocijenila njihova prikladnost za naknadne procese premaza i njihov doprinos performansama aktivnih materijala baterije.

U proizvodnji litijum{0}}ionskih baterija, priprema kaše je prvi proces. Pogodnost suspenzije nakon miješanja direktno utječe na naknadni premaz i konačni učinak baterije, te je ključni pokazatelj cijene baterije. Stoga priprema kaše igra centralnu ulogu u proizvodnji litijum{3}}jonskih baterija. Istraživanja su pokazala da idealnu distribuciju mikročestica elektroda litijum{5}}ionskih baterija karakteriše ujednačena disperzija aktivnih materijala bez aglomeracije, i disperzija u tankom{6}}sloju čestica provodljivog agensa koje formiraju provodljivu mrežu. Litijum{8}}ionske baterije napravljene od elektroda sa ravnomernom distribucijom čestica pokazuju odlične elektrohemijske performanse i dug životni vek. Stoga se protočnost, stabilnost i ujednačenost litijum{10}}onskih baterija obično testiraju i karakteriziraju kako bi se ocijenila njihova prikladnost za naknadne procese premaza i njihova efikasnost u poboljšanju performansi aktivnih materijala baterije.

Elektrodni mulj nisu-Newtonovske tekućine, a postoje dvije vrste: mulj pozitivnih elektroda i mulj negativnih elektroda, koji su klasifikovani u sisteme na bazi ulja-i na bazi vode-. Promešana suspenzija treba da poseduje dobru tečnost, stabilnost i ujednačenost. Stanja suspenzije različite protočnosti prikazana su na slici. Preterano niska ili visoka viskoznost, sedimentacija, aglomeracija i neujednačena disperzija mogu značajno uticati na naknadne procese nanošenja premaza, uzrokujući defekte u makroskopskom izgledu elektrode i nedoslednosti u njenoj mikrostrukturi. Za razliku od zahtjeva za kašom u tradicionalnoj industriji proizvodnje papira i premazivanja, uniformnost i stabilnost suspenzije litijumske baterije u konačnici utječu na električne performanse baterije, što dovodi do niza problema kao što su degradacija napona, smanjen vijek trajanja i loša konzistencija baterije. Stoga je od presudne važnosti pravilna karakterizacija i ispitivanje suspenzije prije nanošenja premaza kako bi se utvrdila njena pogodnost za preradu.

Kada tečnost teče, dolazi do unutrašnjeg trenja između molekula; ovo svojstvo se naziva viskozitet, mjereno numerički.

Viskoznost=napon smicanja / brzina smicanja

Funkcionalni odnos između brzine smicanja i posmičnog naprezanja naziva se reološka kriva, koja se obično koristi za opisivanje varijacije viskoziteta suspenzije (tečnosti) sa karakteristikama smicanja. Reološke krive se mogu koristiti za razlikovanje tipova fluida. Za Newtonove fluide, odnos između napona smicanja i brzine smicanja na reološkoj krivulji je prava linija koja prolazi kroz ishodište.

u proizvodnji,digitalni rotacioni viskozimetara reometri se obično koriste za mjerenje viskoziteta i reoloških krivulja. Viskozimetri su jednostavni za rukovanje, dok reometri mogu mjeriti širi opseg i sveobuhvatnije krive viskoziteta-brzine smicanja/napona, i pružiti preciznije rezultate. Baterijski mulj, kao ne-Newtonov fluid, pokazuje različita reološka svojstva, uključujući stanjivanje na smicanje, viskoelastičnost i tiksotropiju.

Većina suspenzija litijum{0}}jonskih elektroda pokazuje karakteristike smičnog stanjivanja. Kao što je prikazano na slici, posmična viskoznost opada sa povećanjem brzine smicanja. Ova karakteristika je izraženija kod kaša sa visokim sadržajem čvrstih materija. Pri većim brzinama smicanja, jake sile smicanja narušavaju strukturu mreže formiranu između materijala, uzrokujući da se čestice preuređuju u uređeniju strukturu paralelnu s posmičnim poljem, što rezultira smanjenjem viskoziteta i postizanjem Newtonovog platoa pri većim brzinama smicanja.

Ova ne-Newtonova karakteristika je prednost u procesu prevlačenja za pripremu elektroda. Prije upotrebemašina za premazivanje elektroda, suspenzija se transportuje iz rezervoara za prenos u komoru za premazivanje pomoću vijčane pumpe. Tokom ovog procesa, suspenzija je podvrgnuta maloj sili smicanja i ostaje u stanju visokog viskoziteta kako bi se održala stabilnost. Kada se suspenzija trenutno izbaci iz ivice glave za premazivanje, ona je podvrgnuta visokoj brzini smicanja, pri čemu se viskozitet suspenzije smanjuje, osiguravajući nesmetan protok. Nakon što se suspenzija prenese u kolektor struje, brzina smicanja se smanjuje i ona ostaje u stanju visokog viskoziteta. Ovo može spriječiti ili smanjiti sedimentaciju čestica kada je suspenzija stacionarna ili tokom procesa sušenja, osiguravajući konzistentnu debljinu premaza.

Viskoelastičnost je također važan referentni standard za procjenu svojstava suspenzije. Pokazuje odnos između viskoznosti (tečnosti) i elastičnosti (čvrste) suspenzije; jednostavno rečeno, karakteriše da li je kaša više kao tečna ili čvrsta. Ako je kaša litijumske baterije samo viskozna i nema elastičnost, tokom premazanja će doći do jakog strujanja, što će rezultirati lošim performansama premaza. Prema tome, suspenzija litijumske baterije mora imati i određeni stepen elastičnosti pored viskoznosti, omogućavajući polomljenim filamentima da se brzo povrate tokom nanošenja premaza i obezbeđujući ujednačen premaz. Ako kaša ima vrlo visoku elastičnost ili uopće nema viskoznost, to ukazuje na jaku aglomeraciju ili čvrstu-strukturu, što onemogućuje nanošenje premaza.

Viskoelastičnost se općenito mjeri pomoću reometra. Male-osimne sile vibracija, kao što su skeniranje amplitude i skeniranje frekvencije, primjenjuju se za mjerenje viskoelastičnosti suspenzije.

Brzina smicanja se kontinuirano povećava od nule do konstantne vrijednosti, a odgovarajući posmični napon se bilježi tijekom ovog procesa. Zatim se brzina smicanja postupno smanjuje na nulu i bilježi se odgovarajuća vrijednost posmičnog naprezanja. Zatvorena kriva brzine smicanja u odnosu na napon smicanja može se nacrtati; ova kriva se naziva tiksotropni normalni prsten. Što je veća površina normalnog prstena, veće su tiksotropne performanse, i obrnuto.

Viskoznost je ključni faktor u procjeni stabilnosti litijum{0}}onskih baterija. I pretjerano visoki i niski viskozitet štetni su za premaz. Visoko-muljci su manje skloni taloženju i imaju bolju disperzibilnost, ali pretjerano visok viskozitet rezultira lošim izravnavanjem, što otežava nanošenje premaza i smanjuje brzinu premaza. Odgovarajuće smanjenje viskoziteta pomaže u poboljšanju efikasnosti premaza. Niža viskoznost osigurava dobru protočnost suspenzije i pomaže u uklanjanju mjehurića zraka, ali pretjerano niska viskoznost dovodi do poteškoća sa sušenjem, smanjuje brzinu nanošenja premaza, pogoršava neravnomjeran premaz i može uzrokovati pucanje premaza i aglomeraciju suspenzije.

Tokom proizvodnje, posebno nakon što kaša stoji neko vrijeme, viskoznost se često mijenja, uglavnom na tri načina: povećana viskoznost, smanjena viskoznost i posebni slučajevi.

(1) Povećana viskoznost:Nakon dužeg stajanja, koloid prelazi iz stanja sol u stanje gela, uzrokujući povećanje viskoziteta suspenzije. Polako miješanje kaše će vratiti viskozitet.

(2) Smanjenje viskoziteta:Viskoznost se smanjuje kada vezivo apsorbira vlagu i podliježe kvalitativnim promjenama, strukturnim promjenama tokom miješanja ili degradaciji. Dugotrajno mešanje, preterano velika brzina mešanja i neujednačena disperzija suspenzije tokom homogenizacije mogu dovesti do smanjenja viskoznosti. Dodavanje stabilizatora suspenzije, disperzanta ili surfaktanata može poboljšati stabilnost suspenzije kroz principe odbijanja naboja i sterične smetnje. Osim toga, sve komponente moraju biti dobro osušene prije homogenizacije.

(3) Posebni slučajevi:Aktivni materijali mogu apsorbirati vlagu tokom skladištenja ili se miješati u okruženjima s visokom-vlažnošću, uzrokujući da PVDF apsorbira vlagu i proizvodi "želeastu" suspenziju. Kada kaša pokazuje posebno izraženu žele-konzistenciju, ona je neupotrebljiva. U ovom slučaju, problematična suspenzija se može osušiti, vezivo i NCM ispariti i odvojiti, zatim prosijati, samljeti i proporcionalno pomiješati u normalnu suspenziju. Tada se može koristiti bez utjecaja na performanse baterije. Stoga je najefikasnija metoda prevencije temeljito osušiti materijal prije homogenizacije, izmjeriti sadržaj vlage i striktno kontrolirati vlažnost tijekom homogenizacije.

Procenat čvrstih supstanci kao što su aktivni materijali, provodljivi agensi i veziva u ukupnoj masi suspenzije naziva se sadržaj čvrste mase u suspenziji. Općenito, sadržaj čvrste tvari je u rasponu od 40% do 70%. Glavna metoda za ispitivanje čvrstog sadržaja je metoda sušenja. Odvažite kašu mase M, stavite je na određenu temperaturu da se osuši rastvarač, a zatim je ponovo izvažite s masom m. Sadržaj čvrste materije se tada izračunava kao m=M/M. Vlagomjer se može koristiti za brzo i relativno precizno mjerenje čvrstog sadržaja suspenzije. Mjerač vlage koristi princip termičkog gubitka težine; ravnomjerno zagrijava uzorak halogenom lampom kako bi se ispario rastvarač, a sadržaj čvrste tvari izračunava promjenom mase prije i nakon zagrijavanja.

Pod istim procesom homogenizacije i formulacijom, što je veći sadržaj čvrste mase u suspenziji, to je veći njen viskozitet. Slično, što je manji sadržaj čvrste supstance, to je niži viskozitet. Unutar definisanog opsega za čvrsti sadržaj, viša vrijednost ukazuje na veću stabilnost suspenzije. Povećanje sadržaja čvrste supstance može smanjiti upotrebu rastvarača, skratiti vreme mešanja suspenzije i poboljšati efikasnost premaza i sušenja. Međutim, kako se sadržaj čvrste tvari povećava, viskoznost se povećava, fluidnost se smanjuje, povećavajući poteškoće nanošenja premaza i uzrokujući teže habanje opreme.

Kontaktirajte sada